Ukończył gimnazjum w Witebsku, a następnie udał się na studia medyczne na Uniwersytecie Kijowskim. Po dwóch latach zmienił kierunek studiów na prawo. Dyplom uzyskał w 1890. Korzystał ze wsparcia i biblioteki zamieszkałego w Kijowie krewnego, lekarza Seweryna Petrażyckiego. Jeszcze w czasie studiów (1888–1889) przełożył z niemieckiego na rosyjski System prawa rzymskiego . Podręcznik był kilkakrotnie wznawiany.
Studia zagraniczne Stypendium rządu rosyjskiego pozwoliło Petrażyckiemu na wyjazd za granicę. Kontynuował naukę na Uniwersytecie Berlińskim w latach 1890–1894, a następnie w Heidelbergu, Paryżu i Londynie. Podczas studiów w Berlinie uczęszczał na seminarium znanego cywilisty i romanisty . W okresie tym niemiecka nauka prawa koncentrowała się na dyskusjach wokół pierwszego i drugiego projektu kodyfikacji niemieckiego prawa cywilnego. Spór prowadzony był w ramach dominującej wtedy historycznej szkoły prawa, w której istniały dwa główne stanowiska: romanistów, którzy wzorów dla kodyfikacji poszukiwali w prawie rzymskim i germanistów, pragnących, by kodyfikacja odwoływała się do prawa germańskich plemion i średniowiecznych państw niemieckich.