Smithies studerte fysiologi for en BA av første klasse i 1964, hvorpå han fikk en bachelorgrad i tillegg i kjemi. Han fikk også en mastergrad i 1951 og dr. phil. i biokjemi i 1951 ved Balliol College ved Oxford. Mens han studerte på stipend ved Oxford hoppet han av legestudiet for å heller studere kjemi.