Ước nguyện của bà nội Trần Văn Toản là mong cháu trai của mình trở thành linh mục. Bản thân Trần Văn Toản cũng thừa nhận đây là động lực lớn nhất khiến ông hoàn thành hành trình tu học.[11][14] Con đường tu học của Trần Văn Toản bắt đầu khi gia đình chấp nhận cho cậu bé Trần Văn Toản theo học tại Tiểu chủng viện Á Thánh Phụng, Châu Đốc vào năm 1966. Trong chuyến hành hương đầu tiên tại Tiểu chủng viện đến thăm giáo xứ Cù Lao Giêng, vốn là quê quán thánh tử đạo Công giáo Emmanuel Lê Văn Phụng và giáo xứ của thánh Phêrô Đoàn Công Quí. Dịp này, cậu chủng sinh nhỏ tuổi cũng được đến thăm mộ phần thánh Quí tại phần đất gia đình của thánh này. Sau biến cố này, cậu quyết định dành ngày thứ ba trong tuần và tháng 9[gc 2] để tôn kính các thánh tử đạo Việt Nam. Trần Văn Toản giữ thói quen này cho đến ngày nay.[17]

Sau bốn năm tu học, năm 1970, chủng sinh Trần Văn Toản tiếp tục con đường tu trì bằng việc nhập học tại Tiểu chủng viện Têrêxa, Long Xuyên. Sau khoảng thời gian được đào tạo tại Tiểu chủng viện, trong thời gian từ 1974 đến năm 1975, cậu học Triết học tại Đại chủng viện Thánh Tôma Long Xuyên sau đó tiếp tục theo học môn học này tại Ðài Ðức Mẹ Tân Hiệp cho đến năm 1976.[18]

Từ năm 1976 đến năm 1980, chủng sinh Trần Văn Toản theo học thần học tại Tòa Giám mục Long Xuyên.[7] Thời gian học gián đoạn trong 2 năm, từ năm 1977 đến 1979. Trong thời gian này, chủng sinh Toản được phân công về hỗ trợ mục vụ (quen gọi là giúp xứ) tại giáo xứ Môi Khôi, Láng Sen, Thạnh Quới.[15] Sau khi hoàn tất chương trình đào tạo linh mục vào năm 1980, chủng sinh Toản tiếp tục công việc hỗ trợ mục vụ tại giáo xứ Môi Khôi.[gc 3][18] Năm 1980, gia đình Trần Văn Toản làm theo lời đề nghị của cậu, chuyển nhà ở từ Kênh B đến khu vực Láng Sen, để hỗ trợ cho con đường tu trì của con trai. Gia đình sau đó rời khỏi địa điểm này khi chủng sinh Toản được truyền chức linh mục.[11]

Với độ tuổi 20 và thiếu sự hỗ trợ từ các linh mục và các linh mục giáo sư chủng viện, chủng sinh Trần Văn Toản quyết định gắn bó với đời sống giáo dân: thăm viếng giáo dân và người dân, làm ruộng, trồng rau, đay, mía giống. Chủng sinh Toản cũng mở các địa điểm để thanh niên và thiếu nhi chơi thể thao, thiết lập ca đoàn cho giới trẻ. Ngoài ra, cậu cũng thường tham gia các sinh hoạt của người dân không theo Công giáo, trong các hoạt động thường nhật cũng như các sự việc hiếu hỉ.[11]

Năm 1988, Giám mục phó Long Xuyên Gioan Baotixita Bùi Tuần nhận thấy nhu cầu cần có linh mục và yêu cầu linh mục Trần Văn Toản làm đơn xin chính quyền cho được thụ phong linh mục. Chính quyền quyết định không chấp nhận cho chủng sinh Toản được thụ phong linh mục.[19] Ngày 28 tháng 11 năm 1988, chủng sinh Trần Văn Toản được lãnh nhận chức phó tế, do giám mục chủ phong là Giám mục Bùi Tuần. Sau khi lãnh nhận chức Phó tế, Trần Văn Toản thi hành các công tác mục vụ tại xứ Môi Khôi cho đến ngày chịu chức linh mục.[15] Việc truyền chức phó tế cho chủng sinh Toản là biện pháp tình thế do việc truyền chức này không cần xin phép chính quyền.[19]

Sau một lần đọc được bản tin trên báo Tuổi trẻ nói về thế hệ trẻ năm 2000 vào năm 1990, phó tế Toản quyết định học Anh ngữ để làm gương cho giới trẻ trong giáo xứ và lần lượt đat các trình độ văn bằng A, B, C.[16] Liên tục hai năm 1989 và 1990, Phó tế Trần Văn Toản tiếp tục làm đơn xin được truyền chức nhưng không được chấp nhận. Sau ba lần đơn xin bị bác bỏ, chính quyền chấp nhận cho phó tế Trần Văn Toản được thụ phong linh mục, theo đơn xin lần thứ tư của phó tế này vào năm 1991.[11][19] Trong thời kỳ phụ giúp mục vụ tại Môi Khôi với tư cách là một phó tế và sau sự kiện tuyên thánh các thánh tử đạo Việt Nam năm 1988, cùng với linh mục chính xứ Giuse Nguyễn Hưng, Trần Văn Toản tích cực cổ võ sự tôn kính các thánh tử đạo này trong giáo xứ.[17]