1757年，杰斐逊来到家乡的詹姆斯·莫里牧师的学校就读，与他后来的政治追随者和继任者詹姆斯·麦迪逊、詹姆斯·门罗是前后级的同窗。在这里，杰斐逊主要学习语言、古典文学及舞蹈等科目。虽然有所获益，但他不满意莫里先生刻板的教学方式，遂萌生了进入威廉斯堡的威廉·玛丽学院学习的念头。1760年，他终于实现了这一理想，来到了繁华的商业城市威廉斯堡。最初，杰斐逊受到了这里浮躁享乐风气的影响，但他固有的自知之明使他感到：放纵会使自己堕落。从此，他全身心地畅游在知识的海洋之中，每时每刻都与书籍为伍，学习异常刻苦。他的同学们注意到，杰斐逊的勤奋是持之以恒的，总是天刚刚亮就起床晨读，常常半夜才入睡，表现出了坚韧的意志和充沛的精力。杰出的教育家威廉·斯摩尔教授对杰斐逊产生了巨大影响。斯摩尔的主业在自然科学方面，但人文社会科学方面的学识也相当渊博。从他的身上，杰斐逊不仅学到了科学知识，而且掌握了科学的思维方法。不久杰斐逊又结识了该院最优秀的法学教授乔治·威思和思想较开明的弗吉尼亚副总督弗朗西斯·佛奇尔，四人经常在一起品赏名著，交流学习心得，有时也宴饮，纵谈天下大事。这是年轻的杰斐逊所接触的第一批真正有教养的人，对于他的人生轨迹产生了不可忽视的影响，这正应了“近朱者赤，近墨者黑”那句古训。

青年时代的杰斐逊勇于探索，刻苦钻研，广泛涉猎各种经典名著，浏览了大量名人的作品，其中包括希腊、罗马的古典著作、文艺复兴时期和启蒙思想家们的代表作，同时还精通西班牙语、意大利语、法语、拉丁语等多语种。数年寒窗攻读，使杰斐逊的头脑日渐充实，视野大大开阔了。但他从来不主张过苦行僧式的生活，认为理想的生活境界应该是精神文化与物质文化的双重丰富多彩。

杰斐逊是在1767年进入了弗吉尼亚律师界的，几年中取得了相当不错的成绩，在诉讼中保持了较高的胜诉率和良好的声誉。他的当事人多为当地富人，但也有贫弱的普通百姓。1770年，他曾免费为一位黑白混血儿进行过辩护，试图使他获得自由，但由于他在辩词中使用了“自由”、“平等”等激进的词汇，这一辩护未能成功。

这个时期的杰斐逊已经是一位风度翩翩的青年了。他身材修长，一头红发，淡褐色的眼睛炯炯有神，但穿着比较随意，不太重视打扮修饰。他待人平和随意，情趣高雅，学富五车，爱好也十分广泛，以至有人认为，杰斐逊的才情比他的政治能力更为突出。除了人文社会科学外，建筑学、收藏学、农学、机械工程等，无一不引起他的关注，他还经常参加射击比赛和到剧院看戏，闲暇时则拉拉小提琴。这时期他还养成了锻炼身体的好习惯，经常在野外和林中独自散步，坚持洗冷水浴，他把自己终生未患感冒归功于此。同大部分美国青年一样，他也有自己的罗曼史。二十一岁时，他曾向一位朋友的妻子求爱，此事在他任总统期间被作为丑闻曝光，备受诘难。