Katherine fortsatte med utdannelse innen matematikk. Ved WVSC studerte hun blant annet under matematikeren William Schieffelin Claytor. Han fortalte henne at hun kunne bli en god «research mathematician» og at han ville hjelpe henne med fagene hun trengte for å bli det. Da Johnson hadde fullført de vanlige matematikkursene, satte Claytor opp egne klasser for hennes del. Det siste faget hun ble undervist i, ble kalt for , et fag som senere skulle vise seg å være avgjørende for hennes videre karriere. Hun tok dette emnet som eneste student, ingen andre på skolen var interesserte nok til å følge undervisningen.