取国立台湾大学政治系，后转入台大法律系就读。就读期间，曾以第一位非中国国民党籍学生当选台大学生代表会联合会主席，但遭国民党政府多次刁难，蔡同荣萌生推翻国民党政权的念头。1958年台大毕业后服兵役。1960年6月19日，与张灿鍙、侯荣邦、陈荣成等人发起关子岭会议，讨论推翻中国国民党与台湾独立问题；因此被列入黑名单，二十余年无法返台。之后，获得美国田纳西大学政治学硕士，并于1969年取得美国南加州大学政治学博士，之后任教于美国纽约市立大学。在美期间，蔡同荣于1966年与陈以德、张灿鍙、罗福全等人成立全美台湾独立