Han begynte å studere maleri i 1906. I 1907 flyttet han til St. Petersburg hvor han begynte på kunstskole. 1908 - 1910 studerte han under Leon Bakst. Dette var en vanskelig tid for Chagall – jødiske beboere kunne bare bo i St. Petersburg med en spesiell tillatelse, og Chagall ble fengslet for en kort periode. Han ble i St. Petersburg til 1910, men besøkte ofte sin hjemby. Her møtte han i 1909 sin fremtidige kone, Bella Rosenfeld.