En 1900, elle découvre Paris à l'occasion de l'Exposition universelle qui se tient dans la capitale française. Elle commence des études de peinture à la "Slade School of Fine Art" (section d'art de l'University College de Londres) en 1901, où elle fait la connaissance de Kathleen Bruce (future Mme Scott) et de Jessie Gavin. En 1902, "les 3 Anglaises" sont à Paris pour suivre des cours à l'Académie Colarossi et à l'Académie Julian. Eileen Gray y vivra une relation amoureuse avec Jessie Gavin. Deux ans plus tard, Gray retourne à Londres pour continuer sa formation aux techniques de laque et reprend des cours à la "Slade School". Elle s'installe définitivement à Paris en 1907 et quitte la peinture pour étudier le laquage sous la direction de l'artisan laqueur Seizo Sugawara. Elle achète un appartement dans un hôtel particulier au 21 rue Bonaparte, qu'elle conservera toute sa vie.