刘基好学敏求，聪慧过人，由父亲启蒙识字，十分好学。阅读速度极快，据说“读书能一目十行”。12岁考中秀才，乡间父老皆称其为“神童”。泰定元年(1324年)，十四岁的刘基入郡庠(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，刘基没花多少工夫就学完了。泰定四年(1327年)，刘基十七岁，他离开府学，师从处州名士郑复初学程朱理学，接受儒家通经致用的教育。郑复初在一次拜访中对刘基的父亲赞扬说：“您的祖先积德深厚，庇阴了后代子孙;这个孩子如此出众，将来一定能光大你家的门楣。”
刘基博览群书，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，探访程朱理学故里---徽州，得知歙县南乡的六甲覆船山有一本《六甲天书》，便探秘覆船山(主峰搁船尖)。
原来这里隐藏了一个完整的明教社会，不仅找到了《奇门遁甲》而且还结识了一大批明教圣者，刘基的虚心好学和出众才智，使他在这里学就和掌握了丰富的奇门斗数知识，回家后就在家乡出了名，大家都说他有魏征(唐)、诸葛孔明(三国·蜀)之才。
元统元年(1333年)二十三岁的刘基赴元朝京城大都(今北京)参加会试，一举考中进士，从此他便步入坎坷曲折、跌宕起伏的仕途生涯。