維納會讀書的年齡一般人是比不上的，他3歲半就開始讀書了，而且生物學和天文學的初級科學讀物成了他在科學方麵的啟蒙書籍。從此，他興致勃勃，愛不釋卷的埋首於五花八門的科學讀本。7歲時，開始深入物理學和生物學的領域，甚至超出了他父親的知識範圍。從達爾文的進化論、金斯利的《自然史》到夏爾科、雅內的精神病學著作，從儒勒·凡爾納的科學幻想小說到18、19世紀的文學名著等等，涉獵非常廣泛。
維納的好奇心特別強烈，然而他父親卻以係統教育為主，兩者正好相得益彰。維納自己學習科學，而他父親則用嚴厲的態度堅持以數學和語言學為核心的教學計劃。維納極好地經受了這種嚴格的訓練，他的數學長進非常顯著。
父母幾次設法送他到學校去受教育，但不尋常的智力和訓練使維納在學校裏很難被安排。他的閱讀遠遠地走在書寫的前麵，他刻苦地學習並掌握了初等數學，但仍需要扳著手指做算術。直到9歲時，才作為一名特殊的學生，進了艾爾中學，不滿12歲就畢業了。
維納沒有參加哈佛大學的入學考試，而是進入了塔夫茨學院數學係，因為維納的父親怕自己的兒子考哈佛大學有風險，又怕被稱為“神童”的兒子到了哈佛大學會過分引起人們的注意，從而會影響維納的學習。
維納讀完大學課程僅僅用了3年時間，於1909年春畢業。之後便開始攻讀哈佛大學研究院生物學博士學位。維納改學生物，並不是因為他知道自己能夠幹這一行，而是因為他對這一行感興趣。從童年開始，他就渴望成為一名生物學家。但是，維納的實驗工作不幸失敗了。維納的動手能力比較差，缺乏從事細致工作所必需的技巧和耐心，而且他還深度近視，這樣更增添了麻煩。
應父親之命，維納轉到了康奈爾大學，學的是哲學，第二年又回到哈佛，研讀數理邏輯，於18歲獲哈佛大學哲學博士學位。
維納在哈佛學習的最後一年，維納向學校申請了旅行獎學金並獲得了批準。他先後留學於英國劍橋大學和德國哥丁根大學，在羅素、哈代、希爾伯特等著名數學家指導下研究邏輯和數學。
羅素和維納既是師生關係又是朋友關係，維納跟羅素學習數理邏輯和科學與數學哲學，從這位大師身上得到了許多深摯的教益。他的哲學課程和數學原理課，維納感到很新鮮，富有啟發性。羅素的講授清晰曉暢，猶如無與倫比的傑作，留給維納的印象非常深刻。
羅素建議維納閱讀愛因斯坦1905年發表的三篇論文，學習盧瑟福的電子理論和波爾的學說。羅素對物理學中的重要發現有著敏銳的嗅覺，他的教導使維納牢牢記住，不僅數學是重要的，而且還需要有物理知識。
盡管維納當時的物理學基礎對於學習最新的電子理論有困難，但羅素還是鼓勵他去鑽研。維納以後選擇了把數學和物理、工程學結合起來的研究方向，與羅素的啟迪是分不開的。愛因斯坦的論文中有一篇是論述布朗運動的，正是在這個課題上，維納在隨後的10年內做出了重要的數學成果。
對於維納未來的數學家生涯，羅素對他的另一個重要影響是，他向維納提出，一個專攻數理邏輯和數學哲學的人最好能懂一些數學。因此，維納選讀了許多數學課程，接受了哈代等人的指導。哈代清晰、有趣和發人深省的講演，涉及了包括勒貝格積分在內的實變函數基礎和複變函數引論，給了維納深刻的啟示，並直接導致他早期生涯中的主要成就。維納稱哈代是他理想的導師和榜樣。