Küçük yaşta babasını kaybeden Buhari, ilk tahsiline doğum yeri olan Buhara'da başladı. Duası makbul saliha bir hanım olan annesi, onun ve kardeşinin yetişmesi için gayret sarf etti. On yaşından itibaren hadis âlimlerinin derslerine devam etti. On beş yaşına girmeden 70.000 hadis?i şerifi ezberledi.
Hadis ilminde kısa sürede o derece ilerledi ki, hocaları ile karşılıklı ilmi münazaralarda bulunmaya başladı. Nitekim hocası Dâhili, bazı hadis rivayetlerindeki eksikliklerini onun yardımıyla tamamlamıştır. On altı yaşındayken Abdullah bin Mübarek ve Veki bin Cerrâh'ın kitaplarını ezberledi. Fıkıh ilminde, müctehidlerin bildirdiklerini öğrendi. Sonra annesi ve kardeşiyle birlikte hacca gitti. Hac farizasını ifa ettikten sonra annesi ve kardeşi Buhara'ya döndüler, İmam?ı Buhari ise, Mekke'de kalıp, hadis?i şerif toplamaya başladı. On sekiz yaşındayken Sahabe ve Tabiin fetvalarını topladı. Abdullah bin Zübeyr el?Hamidi'den Şafii fıkhını öğrendi. Bu arada Medine?i münevvereye gidip Resulullah efendimizin (sallallahü aleyhi ve sellem) kabr?i şerifini ziyaret edip, geceleri kabr?i şerif başında Tarih?ul?Kebir kitabını yazdı. Mekke ve Medine'den başka, Bağdat, Basra, Kûfe, Mısır, Nişâbur, Belh, Merv, Askalan, Dımeşk, Hums, Rey ve Kayseriyye gibi ilim merkezlerini dolaşıp, hadis âlimleriyle görüşüp binden fazla âlimden hadis ve diğer ilimleri öğrenip nakletti.
Kuvvetli zekaya ve hafızaya sahip olan İmam?ı Buhari, işittiği hadis?i şerifi hemen ezberliyordu. Onunla hadis?i şerif dinleyenler yazdığı halde, o, yazma ihtiyacını duymuyordu. Muhammed bin Selam el?Bikendi, İbrâhim bin el?Eşâs, Ebu Âsım eş?Şeybani, Abdurrahman bin Muhammed bin Hammad, Hâlid bin Mahled, Ebu Nasr?il?Ferâdisi, Abdân bin Osmân el?Mervezi, Ali bin el?Medini, Ahmed bin Hanbel, Yahya bin Main, İshak bin Raheveyh, Süleyman bin Harb, Abdullah bin Zübeyr el?Hamidi gibi hocalar elinde yetişti.