Rajiv ble utdannet ved kostskolene Welham Boys' School og The Doon School i Dehradun før han ble sendt til London i 1961 for videre utdanning. I 1962 fikk han tilbud om å studere ingeniørfag ved Trinity College i Cambridge. Rajiv var ved Cambridge frem til 1965, og ved Imperial College London i ett år fra 1966. Han forlot begge universiteter uten noen grad. I Cambridge møtte han Antonia Màino, en språkelev fra Italia, som han senere giftet seg med. Hun skiftet da navn til Sonia Gandhi. De fikk to barn, Rahul og Priyanka.