در سال ۱۳۲۱ وارد مدرسۀ صدر شد و پس از آموختن ادبیات عرب، منطق، کلام و سطوح فقه و اصول، در سال ۱۳۲۵ راهی قم شد و به مدرسۀ حجتیه رفت. در قم خارج فقه و اصول را نزد سید محمد محقق داماد و روحالله خمینی فراگرفت و در درس سید حسین طباطبایی بروجردی، سید محمد تقی خوانساری و حجت کوه کمری نیز حاضر میشد. بخشی از کفایه را نزد مرتضی حایری یزدی و بخش دیگر آن را به همراه مکاسب نزد محقق داماد خواند. درس منظومه منطق و کلام که در اصفهان نیمهکاره مانده بود به دلیل کم بودن استاد فلسفه در قم ادامه نیافت و بیشتر به فقه و اصول میپرداخت. در کنار تحصیلش در قم، همانند اصفهان، تدریس نیز میکرد و درآمد زندگیاش را از این راه برآورده میکرد.
در سال ۱۳۲۷ دیپلم ادبی را با شرکت در آزمون متفرقه گرفت و به دانشکدۀ علوم معقول و منقول (دانشکدۀ الهیات و علوم اسلامی کنونی دانشگاه تهران) وارد شد. گواهی کارشناسی رشتۀ معقول(فلسفه و حکمت اسلامی) را در سال ۱۳۳۰ از دانشگاه تهران دریافت کرد. عنوان پایاننامۀ او «بساطت یا ترکب جسم» بود که آن را با هدایت محمود شهابی خراسانی با درجۀ عالی به پایان رساند.
بهشتی پس از گرفتن کارشناسی تصمیم داشت برای یادگیری فلسفۀ غرب با بورس تحصیلیای که در آن پذیرفته شده بود به اروپا سفر کند. در آن زمان او در کلاسهای فلسفه در گفتگوهایی که میشد اشکال میگرفت، با استاد جدل میکرد و استاد نیز به همان شیوه پاسخش را میداد و گاه حتی پرسش و پاسخها به داد و فریاد کشیده میشد. به همین دلیل از فلسفۀ اسلامی ناامید شده بود. در همان دوره محمدحسین طباطبایی از تبریز به قم میآید. بهشتی به این استاد جدید هم امیدی نداشت و فقط به دلیل پافشاری دوستش مرتضی مطهری، در یک جلسه از کلاسهای وی حاضر شد. پس از کلاس اشکالی که به درس وی داشت به او گفت. طباطبایی با دقت به حرف او گوش کرد و با او با آرامش و بدون تعصب و تندی بحث کرد. این برخورد طباطبایی روی بهشتی اثر ژرفی گذاشت، به گونهای که او از آموختن در خارج از کشور پشیمان شد و به قم بازگشت. در درسهای اسفار ملاصدرا و کتاب شفای ابن سینا و نیز کلاسهای گفت و شنید کتاب اصول فلسفه و روش رئالیسم نزد طباطبایی حضور مییافت. در این دوره بخشی از وقتش را به آموزش درس زبان انگلیسی در دبیرستانهای قم اختصاص میداد، از جملۀ آنها دبیرستان حکیمنظامی بود. در ۱۳۳۳ نیز دبیرستان دین و دانش را در قم بنیان کرد.
در سال ۱۳۳۵ دورۀ دکترای خود را در رشتۀ فلسفه آغاز کرد. اما با توجه به سفر به آلمان نتوانست به موقع دوره را به پایان برساند و سرانجام در سال ۱۳۵۳ از پایاننامه دکترای خود با نام «مسائل ما بعد الطبیعه در قرآن»دفاع کرد.
در سال ۱۳۳۹ بههمراه علی مشکینی، عبدالرحیم ربانی شیرازی و سید محمدرضا گلپایگانی و آموزگاران دیگر برآمدند تا به حوزۀ علمیۀ قم سازماندهی بیشتری بدهند. این تلاش به تهیۀ طرح و برنامهای هفده ساله برای فراگیری علوم اسلامی انجامید. این طرح پایۀ برپایی مدرسههایی چون مدرسه حقانی شد.