Livingstone, cùng vài đứa trẻ khác cũng là con cái của các công nhân nhà máy dệt, đến học tại trường làng Blantyre. Đến trường không phải là dễ dàng gì đối với bọn trẻ bởi vì chúng phải làm việc mười bốn giờ mỗi ngày tại nhà máy, nhưng gia đình Livingstone luôn chú trọng đến học thức, muốn cậu tiến xa hơn.

Sau quyết định cống hiến đời mình cho công cuộc truyền giáo đến Trung Hoa trong cương vị một bác sĩ y khoa, năm 1843, Livingstone bắt đầu dành dụm tiền để đến năm 1836 vào Đại học Anderson (nay là Đại học Strathclye). Ngôi trường được thành lập với mục tiêu phổ cập kiến thức khoa học và kỹ thuật vào cuộc sống thường nhật, cùng lúc cậu tham dự những buổi học Hi văn và thần học tại Đại học Glasgow.[8] Cậu cũng đến nghe các buổi diễn thuyết thần học của Wardlaw, nhà lãnh đạo chiến dịch chống tệ nạn buôn bán nô lệ. Sau đó, Livingstone xin gia nhập Hội Truyền giáo Luân Đôn, được gởi đến một khóa huấn luyện dành cho các giáo sĩ, trong khi vẫn tiếp tục học y khoa.[6]

Tháng 9 năm 1839, bùng nổ Chiến tranh Nha phiến lần thứ nhất làm tiêu tan mọi hi vọng của Livingstone đến truyền giáo tại Trung Hoa, hội truyền giáo đề nghị ông đến Tây Ấn. Năm 1840, khi đang học y khoa tại Luân Đôn, Livingstone gặp nhà truyền giáo Robert Moffat vừa trở về từ Kuruman, một cơ sở truyền giáo tiền phương ở Nam Phi, phía bắc sông Orange. Bị thu hút bởi đề án của Moffat mở rộng khu vực truyền giáo lên phía bắc, và chịu thuyết phục bởi các luận cứ của T. F. Buxton cho rằng nạn buôn bán nô lệ sẽ hủy diệt mọi ảnh hưởng của mậu dịch chính thức và công cuộc truyền bá Cơ Đốc giáo; Livingstone bắt đầu quan tâm đến nam châu Phi.[6] Chính nhận xét của Moffat cho rằng Livingstone là người thích hợp nhất để khám phá những đồng bằng rộng mênh mông ở phía bắc Bechuanaland, nơi ông đã thấy "những làn khói bay lên từ hàng ngàn ngôi làng, nhưng chưa có một nhà truyền giáo nào đặt chân đến đây" đã gây ấn tượng mạnh trên Livingstone.[5]