16岁时，杰佛逊入读威廉斯堡的威廉与玛丽学院哲学系，自1760年起至1762年止，为时两年。杰佛逊追随威廉·史莫（William Small）教授，研究数学、形而上学、与哲学。史莫引导充满热情的杰佛逊接触不列颠实证主义者们的着作，包括约翰·洛克、弗兰西斯·培根、以及艾萨克·牛顿。（杰佛逊后称其为「古往今来最伟大的三个人」）。据闻杰佛逊的学院生涯为每日读书15小时，随身携带希腊文法书，法文精熟，练习小提琴，喜好塔西佗与荷马的着作。杰佛逊在学院中曾为神秘的扁帽俱乐部（Flat Hat Club）之一员，学