Eisenstein viste tidig talent i matematik og musikk. Da han var 14 år gammel begynte han studier ved Friedrich Wilhelm-gymnaset, og straks deretter på Friedrich Werder-gymnaset i Berlin. 15 år gammel hadde han lært seg all matematikk som det ble undervist i ved skolen og begynte å studere differensialregning fra Eulers og Lagranges verk.