未满15岁的莱布尼茨上大学了。1661年3月复活节时，他从尼古拉学校毕业后，进入了莱比锡大学学习法律。刚一进校，他就上了大学二年级标准的人文学科的课程，主要有哲学、修辞学、拉丁文、希腊文、希伯来文和数学等以传统的经院哲学为主的课程。此外，他还抓紧时间学习文艺复兴以后的哲学和科学，广泛地阅读了培根（1561～1626）、刻卜勒（1571～1630）、伽利略（1564～1642）等人的重要著作，并且对前人的著述进行了深入的思考和评价。
他在大学的学习十分努力，到1663年，他就完成了各门课程。以后，以题为《论个体原则方面的形而上学争论》的论文获得了学士学位。
莱比锡大学规定，取得学士学位后若想获得硕士、博士学位，必须再进行学习、深造。莱布尼茨决定继续学习，仍然选择了法学专业。
同年暑期，莱布尼茨前往魏玛公国的魏玛城逗留，在耶拿大学跟随魏格尔系统地学习了欧氏几何，使他开始确信毕达哥拉斯—柏拉图的宇宙观：宇宙是一个由数学和逻辑原则所统率的和谐的整体。魏格尔颇具神秘色彩的四进位制算术理论，对莱布尼茨创立二进位制有一定的影响。
回到莱比锡大学后，莱布尼茨深入学习和研究法学理论，并经常出席法庭审判，熟悉法庭判决的程序和方法，将法学理论和法学实践结合起来，对法官职务也产生了浓厚的兴趣。1664年1月，他的论文《论法学之艰难》深入论述哲学是法学研究的基础，并讨论了法学基本理论的许多问题。莱布尼茨因此而获得了硕士学位。
1664年2月12日，母亲的去世使莱布尼茨感到极度悲伤。幼年他就失去了父亲，一直哺育、教导、关怀他成长的就是母亲。无论是在思想还是在性格方面，他都深受母亲的影响。他决心要干出一番事业，使自己出人头地，以告慰母亲。于是，他在忍受着失去亲人的痛苦的同时，继续努力地完成学业。
在莱比锡大学的最后一年时间里，莱布尼茨完成了一篇重要论文：《论组合术》，于1666年3月向莱比锡大学呈交，作为一篇新的答辩论文。
莱布尼茨希望他所交的论文获得通过后能被授予博士学位。但是，莱比锡大学却以他太年轻（年仅20岁）为由，拒绝授予他博士学位，而只是让他取得了“资格”——在莱比锡大学讲授哲学的资格。然而，实际上他根本不能讲授哲学，因为所获得的资格纯粹是荣誉性的，而要真正获得讲授一门课的权利，则必须得到一个助教的职位。当时莱比锡大学法学系有12个常设的助教席位，莱布尼茨十分想获得一个助教席位。可是，按照规定，助教席位只有出现空缺后才能由人替补，而且必须由法学博士按照获得博士学位的先后顺序递补。莱布尼茨未能被授予博士学位，因此他不可能递补成为一名能真正授课的助教。
由于被拒绝授予博士学位，莱布尼茨希望在莱比锡大学任教的希望化为泡影。于是，他转到纽伦堡附近的阿尔多夫大学。1666年10月4日，他几乎是一到校注册就向学校提交了准备好的博士论文。虽然阿尔多夫大学的规模比莱比锡大学小，却有着浓厚的学术氛围，学者之间的学术合作也较融洽。阿尔多夫大学的有关教授很快审议了他提交的论文。
1667年2月，莱布尼茨的博士论文答辩会在阿尔多夫大学举行，答辩以演讲的方式进行。他胸有成竹，先用散文形式，后用诗歌形式轻松自如地对论文进行阐述。用散文形式进行演讲时，他表现得从容不迫，讲得十分精彩，表现了一个演说家的才能。后改用诗歌演讲，因为诗歌较长，他就照着拟好的诗稿朗诵，由于视力不太好，需将稿子拿到眼前才能看清。坐在前排的评委问道：“是否散文演讲是按提纲背诵的？”莱布尼茨解释说，散文演讲采用的是即席形式。评委们查看了他的讲稿后发现的确如此。因此，他们对这个年轻人更加刮目相看。在论文演讲和答辩过程中，他新颖而独到的观点，深深地折服了评委会的教授，评委与听众们一起为他的论文答辩鼓掌、喝彩。就连那些原来对莱布尼茨论文观点持不同看法的人，在听了他的演讲和答辩后，也对他的论文表示满意。评委会经过投票，一致同意授予这个年轻人博士学位。在大家热烈的掌声中，莱布尼茨获得了阿尔多夫大学博士学位，此时他年仅21岁。
由于博士论文的成功，以及在学术方面的才能，不久，阿尔多夫大学聘请他担任该校的法学教授。是啊，他本来就想得到莱比锡大学的助教席位，现在他可以成为教授了，他还不赶快答应吗？然而，离开莱比锡来到纽伦堡进入阿尔多夫大学后，他的思想发生了很大的变化，尤其是看到莱比锡等大学的老教授们的生活和经历，使他对自己以前的想法产生了疑惑，觉得终生过一种学院式的生活不利于自己的发展，尤其是自己还年轻，如果长期呆在一个固定的地方，过着几乎与世隔绝的生活，会窒息创造力。特别是当时大学僵化的传统与学术气氛，使他对整个大学教育产生了不满。
于是，莱布尼茨拒绝了聘请，决心投身到丰富多彩的社会中去，干些更有意义的事情。
历史的发展证明，莱布尼茨的这一选择是正确的。在当时的历史条件下，大学特别是德国的大学，没有为学者的学术发展提供最佳的环境条件。莱布尼茨众多的科学创造、伟大的思想，都来自丰富多彩的社会生活。