Sperry studerte ved Hall High School i West Hartford, Connecticut, hvor han var en av stjernene i flere forskjellige idretter, og gjorde det godt nok faglig til å vinne et stipend ved Oberlin College. På Oberlin, var han kaptein på basketball-laget, og i tillegg spilte han baseball og fotball. Han fikk sin bachelorgrad i engelsk i 1935 og sin mastergrad i psykologi i 1937. Han fikk sin Ph.D. i zoologi fra University of Chicago i 1941, under ledelse av professor Paul A. Weiss. Sperry ble deretter tildelt ett postdoktorstipend sammen med Karl Lashley ved Harvard University.