No inverno de 1951, com 16 anos de idade, Sternhell imigrou para Israel sob os auspícios da Juventude Aliá, sendo enviado para o internato Magdiel. Serviu, na década 1950, ao Exército de Israel como líder de pelotão na Brigada Golani, inclusive na Guerra do Sinai. Lutou, como reservista, na Guerra dos Seis Dias, na Guerra do Yom Kippur e na Guerra do Líbano de 1982. No período 1957-1960 estudou história e ciência política na Universidade Hebraica de Jerusalém, graduando-se com diploma de bacharel. Recebeu, em 1969, um Ph.D. do Instituto de Estudos Políticos de Paris por sua tese sobre "As Idéias Sociais e Políticas de Maurice Barrès".