1906年陶行知在15歲時進入歙縣耶穌堂內地會設立的崇一學堂，學習英文、國文、數學、理化、醫藥常識等課程，初步了解了西方文化，拓寬了知識領域。1908年春，他來到杭州，以優異成績考入廣濟醫學堂，後因學校強迫學生加入基督教，陶行知憤而退學。1909年，他考入南京匯文書院預科。1910年匯文書院和其他學校合並成立金陵大學，他直接升入金陵大學文科。陶行知在校期間，大量接觸西方文化，受到民主思想的熏陶，並於1913年主動加入基督教。1914年6月，陶行知以總分第一的優異成績畢業，獲美國紐約州州立大學文科學士學位。1914年8月，陶行知赴美留學，入美國伊利諾伊大學研究院學習，主修政治，兼修教育，僅用一學年時間即獲得伊利諾斯大學文科碩士學位。1915年9月，陶行知獲得中國政府半費獎學金和哥倫比亞大學利文斯通獎學金，進入哥倫比亞大學師範學院攻讀博士學位，師從美國著名資產階級實用主義教育家杜威。杜威的思想對陶行知影響很深。在此期間，陶行知還擔任留美中國學生聯合會領導工作，發起出版《中國學生》季刊。1917年8月，陶行知獲得都市學務總監資格文憑，應聘回國任教。回國後，陶行知任南京高等師範學校教授。從陶行知的上述求學軌跡中可以看出：他從15歲起在國內首次接受教會學校的西方及英文教育，1914年進一步在國內讀完美國紐約州州立大學文科專業本科課程，以總分第一的優異成績畢業獲學士學位，時年陶行知23歲。同年他赴美留學攻讀碩士學位及博士學位至1917年回國，先後接受完整的西方教育時間長達11年。
在實地體驗上世紀20年代美國的教育和社會發展狀況後，陶行知下決心回國改造中國當時的落後教育狀況。
1910年代的美國，開始大修鐵路，發明了電冰箱，啟動了福特係列汽車裝配線，出現了X射線等一係列新發明，公共醫療服務開始建立。對世界而言，1910年代是美國世紀的開始，是一個希望的年代。用現在的話來講，很多方麵的確與21世紀世界對中國的觀感相同。1917年，美國國會通過《史密斯休斯法案》（Smith Hughes Act），法案要求聯邦政府提供資助，鼓勵高中開設職業課程，使職業課程成為綜合高中課程的基本組成部分。這時的職業教育重點從早期的書寫、計算等工作習慣與技能訓練轉變到更直接、係統的職業訓練。盡管職業課程設置並未如預期吸引大批男生選修，而是吸引大批女生學習商業課程，但職業課程的開設強化了這樣一種觀念，即學校的主要責任就是學以致用。