Han mottok bachelorgraden i psykologi fra University of Alabama i 1943, en mastergrad fra Washington State University i 1946 og doktorgrad i psykologi fra University of California i Berkeley i 1950. Under andre verdenskrig hadde Leary tjenestegjort i hæren, som sersjant i sanitetskorpset. Han fortsatte så til å bli amanuensis ved Berkeley (1950–1955), leder for psykiatrisk forskning ved Kaiser Foundation (1955–1958) og foreleser i psykologi ved Harvard University (1959–1963).