Saugstad tok hovedfag i engelsk ved Universitetet i Oslo i 1945 og startet sitt vitenskapelige arbeid innen litteraturhistorie. Da den amerikanske psykologen Paul Lazarsfeld besøkte Norge i 1948 fattet Saugstad interesse for psykologien. Han fikk jobb ved University of Chicago, og tok doktorgraden i psykologi der i 1952 med en avhandling om virkningen av tidligere læring på problemløsning.