Lewis tuvo una educación hogareña hasta los 10 años de edad, asistiendo a la escuela pública hasta cumplir los 14, momento en el que ingresó en la Universidad de Nebraska para, tres años más tarde, comenzar a estudiar en la Universidad de Harvard donde mostró interés por la economía, aunque se concentró en la química, obteniendo su bachillerato en 1896 y su doctorado en 1898.