Brin gjennomførte grunnskolen ved Paint Branch Montessoriskole i Adelphi, Maryland. I tillegg fikk han hjemmeundervisning av faren som da hadde blitt en matematikkprofessor ved University of Maryland og familien hjalp han å vedlikeholde sine russiske språkkunskaper. I september 1990 begynte han på et dataingeniørstudie ved University of Maryland hvor han 3 år senere gikk ut med en Bachelor of Science. Han begynte deretter på videre studier ved Stanford University som han foreløpig ikke har fullført. Det var her han møtte Larry Page og grunnlaget for det som senere ble til søkemotoren Google ble lagt.