ג'ויס ואחיו הצעיר ממנו בשנתיים, סטניסלאוס, למדו עד 1892 בפנימיית קלונגוז ווד קולג' היוקרתית של המסדר הישועי, במחוז קילדייר. בשל מצבם הכלכלי וחזרתה של המשפחה לדבלין, נאלצו השניים לעבור לבית ספר של האחים הנוצריים, שבו המשמעת הייתה נוקשה ורמת הלימודים נמוכה. למזלם הצליח אביהם להפעיל את קשריו עם האב קונמי, שהיה בכיר במערכת החינוך הישועית, והם התקבלו ללא תשלום לבית הספר הישועי בלוודיר קולג' שבדבלין. בבית הספר הצטיין ג'ויס בכתיבת חיבורים, ומורהו נהג לקרוא אותם בפני תלמידיו. בתחרות חיבורים הוא אף זכה בפרס של עשרים לי"ש, סכום נכבד באותם ימים. הכסף שימש אותו בעיקר לצורך ביקור בכמה הצגות תיאטרון, ואת יתרתו העביר למשפחתו. גם בשנים הבאות זכה ג'ויס בפרסים דומים.
עוד בגיל צעיר החל ג'ויס לפתח את ההכרה בערך עצמו כאמן. לאחר ביקור במחזה "מגדה" מאת הרמן סודרמן אמר להוריו כי "נושא המחזה הוא הגאון המתפרץ בביתו וכנגד ביתו... הדבר הזה עתיד לקרות בביתכם אתם."
בהיותו כבן 15 התגבשה בו נטייה דתית לאחר ששמע דרשה מפי מטיף. דרשה זו מתוארת בפרוטרוט ב"דיוקן האמן כאיש צעיר". הוא החל לדבוק בדת באדיקות ולהקפיד על התפילות ועל הטקסים הדתיים, אך לא לזמן רב. הוא קיבל הצעה להפוך לכומר ישועי, אך דחה אותה. "לא אשרת", אומר סטיבן, בן דמותו של ג'ויס ב"דיוקן האמן", "את אשר איני מאמין בו עוד". שנים ספורות לאחר מכן נטש את הדת. ליחסיו עם הנצרות הקתולית תהיה לימים השפעה לא מבוטלת על כתביו.
דבלין 1898–1903.
בגיל 16 החל ג'ויס ללמוד אנגלית, צרפתית ואיטלקית ביוניברסיטי קולג' שבדבלין. הלימודים עצמם לא עניינו אותו במיוחד, והוא העדיף להקדיש את זמנו לעניינים אחרים. חלק מזמנו בילה בספרייה הלאומית של אירלנד. הוא ניסה להתערות בחוגי הספרות והתיאטרון בעיר, והחל לחוש הערצה כלפי המחזאי הנורווגי הנריק איבסן. בינואר 1900, בעקבות דברים שנשא אחד הסטודנטים נגד המחזאי במהלך דיון ב"חברה לספרות והיסטוריה" שבה היה חבר, כתב ג'ויס בתגובה את החיבור "הדרמה והחיים", והצליח לשכנע את נשיא הקולג' לקרוא אותו בפני קהל. "הדרמה הקלאסית מתה, ואף שייקספיר כך. אין זו אלא ספרות מדוברת", כתב. בהמשך החיבור התבטא בזכותו של האמן להטיף מוסר לקוראיו. באותה שנה כתב מאמר על מחזה של איבסן, שפורסם בירחון "פורצ'נייטלי רוויו" באפריל 1900. בין היתר כתב על איבסן:
בהמשך כתב "כשאמנותו של המחזאי מושלמת, אין צורך במבקר". דברים אלה לא נעלמו מעיניו של איבסן הקשיש, והוא העביר לג'ויס מכתב הערכה באמצעות מתרגם מחזותיו לאנגלית, ויליאם ארצ'ר, מבלי לדעת כלל כי הכותב הוא בחור צעיר בן 18. המאמר הקנה לג'ויס מעמד של כבוד בחוגי האקדמיה. ב-1901 כתב את מחזהו הראשון, "קריירה מזהירה", ושלח אותו לארצ'ר, שהשיב לו כי אינו רואה סיכוי שהמחזה יעלה על במות התיאטרון, שכן אינו ממוקד ומספר הנפשות בו גדול מדי. מנגד שיבח ארצ'ר את הדיאלוגים הקולחים שכתב ג'ויס. ג'ויס הבין את המסר ושרף את כתב היד. לימים, יישם את הביקורת במחזהו היחיד "גולים".
רבים מחבריו של ג'ויס לספסל הלימודים הפכו לדמויות ביצירותיו, ובהם ג'ון פרנסיס ביירן, ששימש כבסיס לקרנלי ב"דיוקן האמן", וינסנט קוסגרייב ("לינץ'" ב"דיוקן האמן") ואוליבר סיינט ג'ון גוגארטי, באק מאליגן ב"יוליסס". את גוגארטי, שלמד דווקא בטריניטי קולג' הפרוטסטנטי, הכיר ג'ויס על מדרגות הספרייה הלאומית של אירלנד. בביתה של ליידי אוגוסטה גרגורי, אשת חברה ותרבות דבלינאית, ומייסדת תיאטרון אבי, שפתחה את ביתה לאמנים צעירים בתחילת דרכם, פגש ג'ויס גם את פדריג קולום, שהפך לידידו הטוב.
דרך ג'ורג' ראסל, שאותו פגש ב-1902 והתרשם ממנו מאוד, הכיר ג'ויס את ויליאם בטלר ייטס. המשורר המפורסם הילל את שירתו של ג'ויס הצעיר, אך בפגישה ביניהם אמר לו ג'ויס בשחצנות כי "באמת לא אכפת לי אם מה שאני עושה מוצא חן בעיניך. אין זה משנה כלום בעיני. למעשה איני יודע למה הקראתי זאת לפניך". ג'ורג' ראסל עצמו הזמין מג'ויס שלושה סיפורים קצרים, ופרסם אותם בכתב עת שערך. שלושת הסיפורים הפכו מאוחר יותר לחלק מ"דבלינאים". לאחר שלושה סיפורים אלה חדל ראסל מפרסום יצירותיו של ג'ויס מאחר שלא קלעו לטעם קוראי העיתון, אך למרות זאת גמל לו ג'ויס בכך שהוא מופיע ב"יוליסס" בדמות עצמו.
בתקופת לימודיו למד ג'ויס אירית בחוג שבו לימד פטריק פירס, לימים ממנהיגי מרד הפסחא, שהוצא להורג ב-1916. פירס הלאומן תקף את השימוש בשפה האנגלית, וגרם לג'ויס, שסלד מלאומנות, לחדול מלבוא לשיעוריו.
ב"דיוקן האמן" מתייחס ג'ויס לנקודה זו בדו-שיח בין סטיבן דדאלוס לחברו הלאומני דיווין, המבטא היטב את גישתו של ג'ויס ללאומנות האירית, כמו גם לשפה ולדת הקתולית:
בסופו של דבר בחר ג'ויס בשפה האנגלית ודבק בה בכתיבתו.
ביוני 1902 סיים ג'ויס את לימודיו וקיבל תואר בשפות מודרניות. אפשרויות התעסוקה שעמדו לרשות בוגרי התואר לא היו רבות, והוא החליט ללמוד רפואה בסורבון שבפריז. מכיוון שבאותם ימים היה חסר פרוטה, החל לגייס כספים למטרה זו, ופנה בין היתר לליידי גרגורי, בהפנותו אצבע מאשימה כלפי מנהלי הקולג' שבו למד. "תכננתי ללמוד רפואה כאן", כתב לה, "אך מנהלי הקולג' גמרו אומר שלא אעשה כן, ואני מעז לומר שביקשו למנוע ממני חיי רווחה שיאפשרו לי לומר את מה שבלבי". בהמשך המכתב מספר ג'ויס על עוניו. המכתב נשא פרי, והליידי גרגורי השתדלה למענו אצל ידידיה.
בדצמבר 1902 הגיע ג'ויס לפריז, אך עד מהרה גילה שלתוארו האקדמי האירי אין ערך, וכי איחר את מועד ההרשמה ללימודי הרפואה. הוא ביקר במספר שיעורי מדעים, והספיק בעיקר להתרשם מזונות העיר, כפי שכתב לחברו וינסנט קוסגרייב. ג'ויס שהה בפריז כשלושה חודשים, עד שקיבל מאביו מברק בנוסח: "אמא גוססת, בוא הביתה." באפריל 1903 חזר ג'ויס לדבלין, כדי לשהות במחיצת אמו הגוססת מסרטן. באוגוסט מתה מיי ג'ויס, ובביתה התאספו קרובי משפחה שפתחו בתפילה. אחד מהם העיר לג'ויס האתאיסט על כך שאינו מתפלל. ייתכן שזהו מקור הסיפור על כך שג'ויס סירב לבקשתה האחרונה של אמו להתפלל לעילוי נשמתה .
לאחר מותה של מיי ג'ויס נותרו תשעת הילדים בבית מוזנח ומלוכלך, והיו ימים שבהם רעבו ללחם. האב ג'ון המשיך להתעלל בהם. על פי עדות סטניסלאוס, הוא נהג בשכרותו להשליך לעבר ילדיו חפצים שונים, כצלחות וכלי אוכל אחרים, ואף ניסה להתכחש לאחריותו כאב:
"אפטר מכולכם ואחזור לי לקורק" אמר להם, "אבל עד שאלך אשבור לכם את הלב... אבל לפני כן אשבור לכם את הקיבה".
ב"יוליסס" מתאר ג'ויס את אחותו של סטיבן דדאלוס באופן המדמה את מצב משפחתו שלו באותם ימים.
ג'ויס ואחיו סטניסלאוס ניסו להגן מעט על אחיותיהם הצעירות, אך עול הבית נפל בעיקר על האחות הבכורה מרגרט, הצעירה מג'ויס בשנה. ג'ויס נשאר אמנם בדבלין ולא חזר עוד ללימודי הרפואה בפריז, אך הקדיש את עיקר זמנו לחיי בטלה, וכאביו החל לשתות לשוכרה. הוא הרבה להסתובב עם ידידו, הסטודנט לרפואה ג'ון גוגארטי, כפי שכתב אחיו סטניסלאוס ביומנו. סטניסלאוס לא סבל את גוגארטי, והוא מתאר את הדו-שיח ביניהם, לאחר שהעיר לאחיו על כך שחזר בלילה כשהוא שיכור:
בינואר 1904 כתב ג'ויס את יצירתו הראשונה בפרוזה. הוא שלח את כתב היד לכתב-עת חדש, אך נדחה. ב-2 בפברואר, יום הולדתו ה-22, הודיע לאחיו סטניסלאוס כי החל בכתיבת רומן אוטוביוגרפי. האח הציע לבחור בשם "סטיבן הירו" (Stephen hero), וג'ויס קיבל את ההצעה, והחל בכתיבת מה שיהיה הבסיס ל"דיוקן האמן כאיש צעיר". עד סוף מרץ השלים ג'ויס כתיבת אחד-עשר פרקים ברומן. גיבור הרומן הוא סטיבן דדאלוס, בן דמותו של ג'ויס עצמו.
סטניסלאוס ג'ויס ליווה את אחיו בכתיבתו ואף תיעד אותה ביומן שערך, המהווה עד ימינו מקור מהימן למידע על הסופר. הוא התנגד לשם דדאלוס, מאחר שאין שם משפחה כזה באירלנד, אך ג'ויס עמד על דעתו. סטניסלאוס גם קבע כי "זוהי אוטוביוגרפיה שקרית וסאטירה משתוללת", והוסיף כי ג'ויס הכניס לרומן "כמעט את כל מכריו" וכי הכנסייה הקתולית "סופגת מנה הגונה". באותה תקופה החל ג'ויס לגבש גם את קובץ שיריו הראשונים, שפורסם ב-1907 ושמו "מוזיקה קאמרית", וגם מספר סיפורים קצרים שיגובשו מאוחר יותר לדבלינאים. הוא למד גם פיתוח קול, ואף זכה במדליית ארד בתחרות הזמרה של פסטיבל פש קיול (Feis Ceoil).
במרץ 1904 עבר ג'ויס להתגורר בגפו, ובשל מצוקתו הכלכלית החריפה החל לחפש עבודה. בקיץ 1904 החל לעבוד כמורה בבית הספר הפרטי קליפטון, בדאלקי, פרוור בדרומה של דבלין. תקופה זו תוארה בפרק השני ביוליסס, "". במהלך עבודתו כמורה הצטרף לגוגארטי כשותף למגורים במגדל מרטלו הסמוך לדאלקי, אך נטש את המגדל בזעם לאחר פחות משבוע בעקבות תקרית חריפה בין השניים. תקרית זו היא הבסיס לפרק הראשון ביוליסס, "."
ביוני 1904 יצא ג'ויס לפגישה עם נורה בארנקל, חדרנית במלון "פין", והיא הייתה לבת זוגו עד יום מותו. נורה, ילידת העיר גולוויי, גדלה בבית עני וברחה מביתה לדבלין לאחר פרשיית אהבים שלא נשאה חן בעיני קרובי משפחתה. שנים לאחר מכן ינציח ג'ויס ב"יוליסס" את היום שבו יצא עם נורה לראשונה, 16 ביוני, כיום שבמהלכו מתרחשת כל עלילת הרומן. מאחר שחוקי אירלנד אסרו על מגורים משותפים ללא נישואים, ומאחר שג'ויס לא האמין במוסד הנישואים, עזב הזוג את אירלנד ועקר לטריאסטה שבצפון איטליה של היום.
טריאסטה: 1905–1915.