В 1900 году поступила в Клинический институт Великой княгини Елены Павловны, в котором окончила курс наук на повивальную бабку 1-го разряда. В следующем, 1901 году, Неонила Кедрова со второй попытки поступила в Санкт-Петербургский женский медицинский институт. приняла участие в шествии к Зимнему дворцу, была задержана, но вскоре отпущена. По совету директора Санкт-Петербургского женского медицинского института Дмитрия Оскаровича Отта, для успешного завершения высшего образования, несмотря на участие в манифестации, она перевелась на пятый курс медицинского факультета Императорского Казанского университета, который и окончила в 1907 году. Однако, выпущенным 1 августа 1907 года циркуляром министерства народного просвещения Российской империи было запрещено принимать у вольнослушательниц университетов зачёты и экзамены, в связи с чем Неонила Кедрова первоначально не была допущена к государственным экзаменам. Лишь после приёма у министра народного просвещения Российской империи она смогла получить возможность полностью закончить своё высшее образование.