Da faren vendte tilbake fra krigen, flyttet familien først til Nantes og deretter til Paris i 1919 da faren fikk en lærerjobb der. Messiaen begynte da ved Paris-konservatoriet, bare 11 år gammel, og blant lærerne var Paul Dukas, Maurice Emmanuel, Charles-Marie Widor og Marcel Dupré, sistnevnte som orgellærer. Til tross for sin unge alder, var Messiaen ofte blant de beste på sitt kull. Han vant priser i harmonilære, kontrapunkt, fuge og pianoakkompagnement. Dupré har senere fortalt at Messiaen aldri hadde sett et orgelkonsoll før og fulgte nøye med den timen Dupré forklarte og demonstrerte dette, for uken etter å komme tilbake og spille Johann Sebastian Bachs på et imponerende nivå.