谭嗣同5岁开始读书，时间不长就能准确地分辨四声，与人应对作诗。他不用教师督促，自觉地把所学的内容全部背诵下来。刘人熙、欧阳中鹄、涂启先合称浏阳三先生，对谭嗣同影响很大。
谭嗣同是一位不一般的读书人，他读书范围很广，什么样的书都看，所以当时人们评价他读书博杂。
当时许多读书人为了应对科举考试，读的书仅仅就是四书五经，这些儒家经典。谭嗣同当然也读四书五经，但是他还读《庄子》、《墨子》、《吕氏春秋》、《淮南子》等子学书籍，特别是《墨子》。此外，对西方的科学文化他也有浓厚兴趣，在这当时是相当超前的。
同治八年（1869），四岁的谭嗣同开始与他大哥谭嗣贻、二哥谭嗣襄一同读书。那时他们共同的老师是毕莼斋。这位屡次考进士不中的长沙举人是谭继洵的朋友，喜欢读“有用之书”，对勾股和大小算法等数学问题很有兴趣。他还常常登高原，察地理，观天文，也喜欢中国绘画，是一位知识渊博、兴趣广泛的人。但因为谭嗣同年龄太小，他对谭嗣同的影响并不大。
同治十一年（1872），七岁的谭嗣同又同两位哥哥一同就学于北京宣武城南，老师是大兴人韩荪农。有关韩荪农的情况已不得而知，谭嗣同似乎对他也没有太多的印象。他只记得他所就学的城南学堂位于极荒凉的地方。按照谭嗣同的描绘，城南学堂在一条巷子中，只有两三间房屋，而巷子中并没有人居住。学堂的后面是一片荒野，那是一片坟场墓地。南面一片洼地，周围数十里内都是麦田和芦苇荡。满眼望去，一片苍翠，不时有雁群飞过，留下一两声雁鸣。在学堂附近有很多名胜，如龙泉寺、龙爪槐、陶然亭、瑶台枣林等。这是一个远离尘嚣，读书求学的绝佳场所。谭嗣同在这里与两位兄长刻苦用功。经常是“兄弟共案，厉呼愤读，力竭声嘶”，很多时候读哑了喉咙。读书之余，谭嗣同时常和两位兄长一同游玩四周之名胜。大哥谭嗣贻年岁较长，身体健壮，每每出游，谭嗣同等常跟不上长兄，不得不叫嚷着让大哥等他，有时还耍赖让哥哥背他。二哥谭嗣襄喜欢探险，山丘、沼泽、树林，他都喜欢去走一走，探一探。谭嗣同年龄虽小，对于二哥的探险活动，也总是执意参加。
在城南与两位兄长一同就学于韩荪农的那段时光是谭嗣同最美好的时光。在这段时间里，不仅刻苦用功增长了知识，两位兄长不时地带他游玩更让他获得很多的快乐。与此同时，身处坟场墓地，经历了时时听到鬼哭狼嚎般的野兽叫声的恐惧，有老师和哥哥们的鼓励和安慰，让谭嗣同的胆量得到了锻炼和增长。这让谭嗣同在以后遇到困境时能够达到无牵挂、无恐惧的境界。