叶桂少承家学。祖父叶紫帆(一作子蕃)，名时，医德高尚，又是有名的孝子。父亲叶阳生，名朝采，医术更精，读书也多，且喜欢饮酒赋诗和收藏古文物，但不到五十岁就去世了，当时叶桂才十四岁。叶桂十二岁时随父亲学医，父亲去世后，就走江湖，家贫难为生计，便开始行医应诊，同时拜父亲的门人朱某为师，继续学习。他聪颖过人，“闻言即解”、一点就通，加上勤奋好学、虚心求教，见解往往超过教他的朱先生[2] 。[3] 叶桂从小熟读《内经》、《难经》等古籍，对历代名家之书也旁搜博采。不仅孜孜不倦，而且谦逊向贤;不仅博览群书，而且虚怀若谷、善学他人长处。叶桂信守”三人行必有我师”的古训，只要比自己高明的医生，他都愿意行弟子礼拜之为师;一听到某位医生有专长，就欣然而往，必待学成后始归。从十二岁到十八岁，他先后拜过师的名医就有十七人，其中包括周扬俊、王子接等著名医家，无怪后人称其“师门深广”。[2]
行医山东有位姓刘的名医擅长针术，叶桂想去学但没人介绍。一天，那位名医的外甥赵某因为舅舅治不好他的病，就来找叶桂。叶桂专心诊治，几帖药就治好了。赵某很感激，同意介绍叶桂改名换姓去拜他舅舅为师。叶桂在那里虚心谨慎地学习。一天，有人抬来一个神智昏迷的孕妇。刘医生诊脉后推辞不能治。叶桂仔细观察，发现孕妇是胎儿不能转胞，痛得不省人事的。就取针在孕妇脐下刺了一下，叫人马上抬回家去。到家后胎儿果然产下。刘医生很惊奇，详加询问才知道这个徒弟原来是大名鼎鼎的叶桂，心中很感动，就把自己的针灸医术全部传授给了他。叶桂母亲患病，他总治不好，又遍请城内外名医，也不见效。他便问仆人：本城有无学问深而无名气的医生?仆人说：后街有个章医生，常夸自己医术比你高明，但请他看病的人寥寥无几。叶桂吃惊地说：出此大言，当有真才实学，快请来!仆人请章医生时说：太夫人病势日危，主人终夜彷徨，口中反复念着“黄连”。章医生到叶天士家诊视老太太后，细看过去的药方，很久才说：药、症相合，理当奏效。但病由热邪郁于心胃之间，药中须加黄连。叶桂一听便说：我早就想用黄连，因母亲年纪大，恐怕会灭真火。章医生说：太夫人两尺脉长而有神，本元坚固。对症下药，用黄连有何不可?叶桂很赞同，结果两剂药病就好了。以后叶桂便对人说：“章医生医术比我高明，可以请他看病。”