Shatz ble uteksaminert fra Radcliffe College i 1969 med EN BA i kjemi. Hun fikk En MPhil-grad (Master of Philosophy) i fysiologi ved University College London i 1971 på et Marshall-stipend. I 1976 fikk hun en PhD i nevrobiologi fra Harvard Medical School hvor hun studerte med nobelprisvinnerne David Hubel og Torsten Wiesel. Fra 1976 til 1978 tok hun postdoktorutdanning ved Harvards institutt for nevrovitenskap.