Beliau mendapat pendidikan awal di Sekolah Melayu Seberang Perak, Alor Setar, Kedah. Selepas lulus, beliau kemudiannya melanjutkan pelajaran di "Government English School" (GES) (kini Kolej Sultan Abdul Hamid), Alor Setar pada tahun 1932. Sewaktu semua sekolah ditutup di era Pendudukan Jepun di Tanah Melayu, beliau telah membuka kedai kopi secara kecil-kecilan dan kemudiannya berniaga pisang goreng. Selepas tamat Perang Dunia II, beliau menyambung pelajarannya di sekolah yang sama pada tahun 1945 sehingga peringkat Sijil Tinggi Pelajaran Malaysia (STPM). Pada dasarnya, Mahathir ingin melanjutkan pelajaran dalam bidang undang-undang, namun beliau harus melupakan hasratnya kerana tidak mendapat biasiswa dalam bidang yang diminatinya. Sebaliknya, beliau mendapat biasiswa untuk menyambung pelajaran dalam bidang perubatan.