刘基好学敏求，博览群书，而且对古人论及天文、地理、用兵打仗的书籍总是爱不释手。刻苦的研读使刘基受益匪浅，广泛的涉猎不仅开阔了他的胸襟，更促使他立志大展鸿图，建功立业。
泰定元年，就是1324年，4岁的刘基入郡库（即府学）读书。他从师习春秋经。这是一部隐晦奥涩、言简义深的儒家经典，很难读懂，尤其初学童生一般只是捧书诵读，不解其意。刘基却不同，他不仅默读两遍便能背诵如流，而且还能根据文义，发微阐幽，言前人所未言。
老师见此大为惊讶，以为他曾经读过，便又试了其他几段文字，刘基都能过目而识其要。老师十分佩服，暗中称道："真是奇才，将来一定不是个平常之辈！"
一部春秋经，刘基没化多少工夫就学完了。后来刘基参加科举考试，他春秋经的答卷得到了考官们的一致好评。泰安四年，就是1327年，刘基17岁，他离开府学，来到青田县城西北括苍山中的石门洞，从处州名士郑复初学周敦颐、程领、程颐的理学，接受儒家通经致用的教育。此外，他博览群书，诸子百家无一不窥，尤其对天文地理、兵法数学，更有特殊爱好，潜心钻研揣摩，十分精通。
有一次，刘基在书店里看到一部天文书，随手取下翻阅一遍，第二天早上居然还能从头至尾背诵下来，店主人知后十分惊奇，要把这部天文书送给他，刘基说："这部书已装在我胸中，书对我已经没有用了。"