王鸿祯1929年进入临沂山东省立第五中学学习，适逢新任校长徐眉生推行教育革新，实行男女同校，提倡关心社会进步，注意培养学生的自学能力，王鸿祯聪颖的天资和活跃的个性得到充分的发扬。他喜欢绘画，还负责出刊壁报，以聪颖活跃闻名全校，也曾因对老师不尊敬、不守校规而受到处分。

　　王鸿祯的父亲是前清秀才，工书法，喜文词，他受其影响，自幼就喜欢背诵古诗词，较早受到中国传统文化的熏陶。1933年父亲去世，家境进一步衰落，他随哥哥赴北平求学，由于对绘画的喜爱，一度就读于北平美术专科学校。但他在这个文化古都的氛围中接触到大量书刊，从《独立评论》上读到著名学者丁文江和胡适的文章，又在报纸上了解到中国科学家在西北科学考查中的重大发现。他还有幸听到过鲁迅先生等名人的公开讲演，使他在广阔的文化领域中大开眼界，因而在“科学救国”思潮的影响下，决心改学自然科学。

　　1935年他报考了北京大学、清华大学和北洋大学三所名校，均被录取，最后进了对他有更大吸引力的北京大学，学习地质学。入学之初，他十分倾心于有丰富藏书的北京大学图书馆，博览群书，还阅读了不少的外国文学作品。然而，对王鸿祯影响最大的还是地质系的几位名师。1935年9月他到北京大学地质学系系主任办公室报到，系主任谢家荣教授关于要他打好数理基础的谈话给他留下了深刻的印象。但他自称未能做到，抱憾终生。谢先生讲授的普通地质学，把他领进了地学之门。他读了谢先生1924年出版的《地质学》教材，特别是读了丁文江先生写的序和谢先生的自序，深佩其内容和图片不少都来自他们自己的实践研究。

　　1936年夏，地质学系各年级汇报实习成果，王鸿祯代表一年级准备发言，谢先生对标本等实际资料提出了严格的要求，加深了他对地质科学实践性的认识。当时国际知名的美国地质学家A.W.葛利普（Grabau）在北京大学任教，王鸿祯有幸听了他最后一次讲授“地史学”课。葛利普讲课内容系统严密，阐述理论观点溯本追源，广征博引，妙绪泉涌。王鸿祯对他渊博的学识十分崇仰，也被地质学丰富的内容和奥秘所深深地吸引，对地质学的全球性和历史性有了深刻的印象。强烈的求知欲促使他更好地掌握了外语，阅览了西方地质书刊，大大开阔了眼界，并开始写书评。1937年，他写的《评顾登堡着：地壳构造与大陆分布》一文，经高振西老师推荐在《地质论评》发表，使他很受鼓舞，成为他撰写和发表学术文章的起点。

　　1937年抗日战争爆发，北京大学、清华大学和南开大学被迫南迁长沙，组成临时大学，王鸿祯以质朴的爱国热忱，从外国杂志上选译了一些论述中日战争和世界形势的文章在报上发表，以图鼓舞人心，增强抗战胜利的信念。1938年三校再迁昆明，为了了解社会，锻炼自己，并可以进行一次路线地质考察，王鸿祯参加了由部分师生组成的“湘黔滇步行团”，行程1600公里。沿途在原清华大学地学系系主任袁复礼教授指导下，坚持观察地质现象和地层剖面，学习作记录、采标本等。1938年5月他们走到了昆明，整理出了旅行报告，他的剖面图及素描图受到老师和同学们的好评，这是一次使他终生难忘的旅行。在昆明的日子里，王鸿祯又陆续在《地质论评》上发表了《山脉之基底部分与基底山》（波勃诺夫着）、《地壳之格架状构造》（波勃诺夫着）、《大规模地壳构造之成因》（诺克着）等讨论大地构造的书评，较早地接触了全球构造的学术内容。他还读了E.凯撒（Kayser）的《地质学教程》（III）德文本。这本书读起来比较枯燥，但王鸿祯把书中的具体材料同地理位置对照起来读，初步接触了欧洲及全球的地质情况。

　　在长沙和昆明，地质地理气象学系系主任孙云铸教授的讲课给王鸿祯留下了深刻的印象。孙先生出国考察期间（1935—1936），在欧美结交了不少世界闻名的地层古生物学家，参观了很多地层标准剖面。孙老师经常在课上课下进行具体的介绍，王鸿祯对国际地层古生物界的情况，以及国际地质组织及其他重要学术会议等，开始有所了解，此时，王鸿祯设想较多的是怎样成为一个古生物学家。

　　西南联合大学的优良传统和校风培养了一代学人，王鸿祯在昆明期间，野外和室内，学习和科研，都得到了坚实的锻炼。他热爱野外工作，1938年，随边兆祥等进行1∶5万地质填图和1∶1万地形地质测量，受到了较全面的野外训练。

　　1939年王鸿祯毕业留校任教，曾担任普通地质学、地史学、古生物学、地层学和地形测量等多门课程的助教。为了教学需要，王鸿祯经常在寒风扑面、尘土满案的铁皮房内，鉴定从各地采集的大量各门类化石，整理从北平运来和购自国外的整套地层古生物标本，受到了比较全面的锻炼。