В 1661 году, в возрасте четырнадцати лет (по другим данным — в возрасте 15 лет), Готфрид сам поступил в тот же Лейпцигский университет, где когда-то работал его отец. По уровню подготовки Лейбниц значительно превосходил многих студентов старшего возраста. В свою бытность студентом Готфрид Вильгельм познакомился с работами Кеплера, Галилея и других учёных. Среди профессоров философии в Лейпциге был и Якоб Томазий, считавшийся человеком с огромной начитанностью и выдающимся преподавательским талантом. Сам Лейбниц признавал, что Томазий в существенной мере способствовал систематизации его разнородных, но разрозненных знаний; Томазий читал лекции по истории философии в то время, как другие читали только лекции по истории философов, и в лекциях Томазия Лейбниц обнаружил не только новые сведения, но и новые обобщения и новые мысли; эти лекции в значительной степени содействовали быстрому ознакомлению Готфрида с великими идеями конца XVI и начала XVII веков.
Спустя 2 года Лейбниц перешёл в Йенский университет, где изучал математику. Лейбниц слушал в Йене лекции математика Вейгеля, а также лекции некоторых юристов и историка Бозиуса, который пригласил его на собрания учебного общества, состоявшего из профессоров и студентов и называвшегося «коллегия пытливых». Среди тетрадей Лейбница была одна переплетённая в четверть листа с надписью золотыми буквами: «Отчёты о занятиях коллегии», однако в эту тетрадь им было внесено немногое; главной целью Готфрида в тот период были занятия юриспруденцией. О своих дальнейших занятиях Лейбниц рассказывал следующее:
Я бросил всё остальное и занялся тем, от чего ожидал наиболее плодов (то есть юриспруденцией). Я замечал, однако, что мои прежние занятия историей и философией значительно облегчили мне понимание юридической науки. Я был в состоянии без труда понимать все законы, и поэтому не ограничился теорией, но посмотрел на неё сверху вниз, как на лёгкую работу, и жадно ухватился за юридическую практику. У меня был приятель в числе советников лейпцигского надворного суда. Он часто приглашал меня к себе, давал мне читать бумаги и показывал на примерах, как должно судить.
В 1663 году Лейбниц опубликовал свой первый трактат «О принципе индивидуации» («De principio individui»), в котором защищал номиналистическое учение о реальности индивидуального, и получил степень бакалавра, а в 1664 году — степень магистра философии. Лучшие из профессоров оценили Лейбница, а особенно высокого мнения о нём был Якоб Томазий, который так высоко оценил первую диссертацию Готфрида, что сам написал к ней предисловие, в котором публично заявил, что считает Лейбница вполне способным к «труднейшим и запутаннейшим прениям». Затем Лейбниц изучал в Лейпциге право, однако получить докторскую степень там не удалось. На факультете все недоумевали, ведь Лейбниц в 20 лет знал гораздо больше в области правоведения, чем все его преподаватели. Лейпцигский университет отказался присвоить ему докторскую степень в области права, скорее всего, из-за его относительной молодости. По обычаю Лейбниц должен был накануне докторского экзамена сделать визиты профессорам, прежде всего декану; когда Лейбниц пришёл к декану и постучал в дверь, к нему вышла деканша и довольно грубо спросила его, что ему нужно от её мужа, и когда Лейбниц объяснил, что желает сдать докторский экзамен, она ответила: «Сначала не мешало бы отрастить себе бороду, а потом являться по таким делам». Ответ деканши очень сильно задел самолюбие двадцатилетнего Готфрида, который ушёл и больше туда не возвращался. Как пояснял биограф Лейбница Людовици, рассказывающий эти подробности, декан был здесь ни при чём, поскольку он был прекрасного мнения о Лейбнице и незадолго перед этим эпизодом дважды лично предоставил ему возможность читать с кафедры; по мнению Людовици, во всём была виновата деканша, которая, по общему отзыву, была «не из числа набожнейших и кротчайших женщин Лейпцига». Как отмечает М. М. Филиппов, «докторский диплом по юридическому факультету был в то время в Лейпциге предметом соискания многочисленных кандидатов: с ним соединялись чисто практические выгоды». При юридическом факультете было учреждение под названием Spruchcollegium, которое включало 12 членов, обязательно докторов Лейпцигского университета, но не из числа профессоров и решало различные практические вопросы; в 1666 году на открывшиеся вакансии пришло множество кандидатов, из которых Лейбниц, тоже хотевший попасть в «коллегию», оказался самым младшим по возрасту; по предположению Филиппова, в числе кандидатов были и родственники или близкие люди деканши, чем также объясняется приём, который она оказала Лейбницу. Лейбниц покинул Лейпциг и больше никогда в этот город не возвращался.
Расстроенный отказом, Лейбниц отправился в Альтдорфский университет в Альтдорф-Нюрнберге, где успешно и защитил диссертацию на соискание степени доктора права. Диссертация была посвящена разбору вопроса о запутанных юридических делах и называлась «О запутанных судебных случаях» («De asibus perplexis injure»). Защита состоялась 5 ноября 1666 года; эрудиция, ясность изложения и ораторский талант Лейбница вызывали всеобщее восхищение; экзаменаторы были настолько восхищены красноречием Готфрида, что просили его остаться при университете, но Лейбниц отклонил это предложение, сказав, что «его мысли были обращены в совершенно ином направлении». В этом же году Лейбниц получил степень лиценциата.
