鸠摩罗什的求学经历堪称一部佛教学术追寻史。七岁出家后，他每日讽诵千偈，每偈三十二字，日诵三万二千言，过目不忘的神童之名不胫而走。
当时教授鸠摩罗什的法师曾暗中测试：故意将经文中一段艰深的内容只讲解一遍，次日请其复述。不料年幼的罗什不仅完整背诵，更能引申阐释，举一反三。消息传出，龟兹国中纷纷传言：“王妹耆婆所生，实非凡胎。”这种超凡的记忆力并非简单的死记硬背。据记载，罗什在诵读《阿毗昙经》时，不需师长过多解释，便能自通妙谛，对经文中的名相、法数理解透彻。这种天赋很快引起了西域各国佛教界的关注。
公元353年，九岁的鸠摩罗什随母亲耆婆渡过辛头河（今印度河），前往罽宾国（今克什米尔地区）求学。这段旅程充满艰险：他们穿越帕米尔高原的雪山峻岭，历经数月才抵达这个被誉为“小乘佛教中心”的国度。
在罽宾，他们拜见了国王的堂弟、着名高僧盘头达多。这位大师以博学严谨着称，“每日自晨至暮，手书千偈，讽诵千偈”，其学问之渊博、修行之精进，令西域各国僧众敬仰。
初见之时，盘头达多有意考验这位传说中的神童。他选取《杂藏》中一段关于“四谛十六行相”的深奥内容，要求罗什当场解读。出乎意料的是，这个九岁孩童不仅准确阐释了苦、空、无常、无我的要义，更将各派观点分析得条理分明。盘头达多欣然收其为徒，并感叹道：“此子当为明日法门栋梁。”
在接下来的三年里，罗什系统学习了《中阿含经》《长阿含经》等小乘经典。盘头达多教学极为严格，每日要求弟子将所授内容反复研习，直至深夜。罗什的房间总是最后熄灭油灯，窗上映出他伏案苦读的身影。
鸠摩罗什的聪慧名声很快传到了罽宾国王耳中。一日，国王特设法宴，邀请当地最具声望的外道辩士入宫，要与这位年幼的沙弥论道。
辩场设在王宫大殿，文武百官分列两旁，气氛庄重肃穆。外道中走出一位长须老者，首先发难：“沙弥既言诸法无常，何以经典永恒？既说诸法无我，何以修行证果？”
年仅十岁的鸠摩罗什从容不迫，应声答道：“经典如舟，渡河当舍；证果如月，水中非真。”接着引经据典，从《杂阿含》到《长阿含》，字字珠玑，句句在理。
外道们轮番上阵，提出各种刁钻问题。有人质疑轮回主体，有人诘难因果法则，还有人用数论派的学说进行辩驳。罗什始终镇定自若，时而引经据典，时而巧设譬喻，将对方的论点一一化解。
最精彩的是与一位耆那教学者的交锋。对方提出：“若言业力不灭，何以修行可消？若言修行可消，业力岂非有灭？”
鸠摩罗什微微一笑：“如人梦中堕河，醒时何在？业力如梦，觉悟即醒。”
此言一出，满座皆惊。
辩论从清晨持续到日暮，外道们最终心悦诚服，纷纷向鸠摩罗什顶礼。罽宾王大喜，当即赐予“外国最上等的供养”——包括金缕袈裟、七宝钵盂和经书千卷。
公元356年，十二岁的鸠摩罗什随母亲返回龟兹。途经沙勒国（今新疆喀什）时，在此停留一年。这段经历成为他修行路上的重要转折点。
在沙勒国的一座寺院中，发生了一件影响罗什终身的“顶钵事件”。当时，寺中供奉着一尊相传为佛陀用过的石钵。按照惯例，路过僧人都要试顶此钵，以测修行。
鸠摩罗什初顶此钵时，觉得轻如鸿毛，行走自如。然而当他心中升起“我竟能顶起圣钵”的念头时，石钵突然变得沉重无比，最终坠地。这一经历让他顿悟：“万法唯心，境随心转”的真理。顶钵时的心理变化导致钵的重量随之改变，这让他深刻意识到心念对物质的影响，进一步领悟佛法深意。
当晚，鸠摩罗什在禅修中深入思惟：“钵本无轻重，因心有分别；法本无高下，因识生执着。”这一领悟使他从此特别重视心性修养，也为日后弘传般若空义埋下种子。
在沙勒期间，三藏沙门喜见特别赏识罗什的才华，向国王建议：“此沙弥虽幼，智慧深远。请王设会，令其升座说法，一可激励国内僧众，二可示好龟兹王室。”
国王采纳建议，特设盛大法会，请鸠摩罗什升座讲授《转法轮经》。令人惊叹的是，这个十二岁的少年在法座上从容不迫，将这部重要的初转法轮经典讲得深入浅出，连当地的老比丘都深受启发。
沙勒国地处丝绸之路要冲，文化多元，学术繁荣。鸠摩罗什在此不仅精研佛典，更广泛涉猎外道学问。这种广博的知识储备为他日后译经事业打下了坚实基础。
他师从多位学者，系统学习四吠陀：
《梨俱吠陀》（颂诗）
《娑摩吠陀》（歌咏）
《夜柔吠陀》（祭祀仪轨）
《阿闼婆吠陀》（咒术）
同时深入研习五明学问：
声明（语言学与音韵学）
工巧明（工艺、数学、天文）
医方明（医学与药学）
因明（逻辑与辩证法）
内明（佛法精髓）
特别在因明学上，鸠摩罗什展现出非凡天赋。他经常与外道学者辩论，运用因明三支（宗、因、喻）所向披靡。一次，有位数论派学者提出“神我常住”的观点，鸠摩罗什用因明论式巧妙破斥：“宗：神我应非常住；因：有生灭故；喻：如瓶等物”对方无法找到论式过失，只得认输。
鸠摩罗什还精通阴阳星算，能够通过星象变化预测天气，占卜吉凶无不符契。但他常告诫弟子：“此等技艺，终是世间法，不可执着。”