Adolf Erik od najmłodszych lat towarzyszył ojcu w wyprawach po minerały na terenie całej Finlandii, podczas których pod okiem ojca nabył duże umiejętności pozwalające na szybkie znajdowanie okazów. Gdy miał trzynaście lat wraz z bratem został wysłany do słynnej szkoły gramatyki w Porvoo. Dyrektorem szkoły i zarazem nauczycielem języka greckiego był narodowy poeta Johan Ludvig Runeberg, w którego domu Nordenskiöld czasami spędzał wieczory podczas dni szkolnych.
W 1849 roku, w wieku siedemnastu lat, Nordenskiöld rozpoczął na Imperialnym Uniwersytecie Aleksandra w Helsinkach studia z zakresu matematyki, chemii, mineralogii i geologii. Jego pierwsza praca naukowa dotyczyła mięczaków. Napisał wiele traktatów, w tym dużą pracę ogólną zatytułowaną Beskrivning över de i Finland funna mineralier (pol. „Opis minerałów występujących w Finlandii”) i opublikowaną w 1855 roku. Ostatecznie w 1857 roku uzyskał stopień doktora. Jego dalszą karierę naukową na uniwersytecie w Helsinkach przerwał konflikt z rosyjskimi władzami w Finlandii, do którego doszło podczas ceremonii przyznania stopni doktora w 1857 roku. Ceremonia ta zbiegła się w czasie z 700. rocznicą fińskiej krucjaty Eryka IX, a obecni byli na niej przedstawiciele uniwersytetów w Lund oraz w Uppsali.