Начальное образование Даль получил на дому. В доме его родителей много читали и ценили печатное слово, любовь к которому передалась всем детям.
В возрасте одиннадцати лет вместе с братом Карлом (младше его на год) поступил в петербургский Морской кадетский корпус (МКК), где обучался с 1812 по 1819 годы. В кампанию 1817 года выходил в плавание на бриге «Феникс» с лучшими воспитанниками МКК. В их числе были трёхкампанцы П. Станицкий, П. Нахимов, З. Дудинский, Н. Фофанов; двукампанцы П. Новосильский, С. Лихонин, Д. Завалишин, И. Адамович, А. П. Рыкачёв, Ф. Колычев и однокампанец И. Бутенев. Посетил Стокгольм, Копенгаген, Карлскруну. 2 марта 1819 года выпущен из МКК двенадцатым по старшинству из восьмидесяти шести с производством в мичманы и по желанию Даля определением на Черноморский флот Российской империи. Позднее учёбу описал в повести «Мичман Поцелуев, или Живучи оглядывайся» (1841).
По пути на службу Даль начал записывать каждое слово, которое до этого не слышал.
С сентября 1823 по апрель 1824 года находился под арестом по подозрению в сочинении эпиграммы на главнокомандующего Черноморским флотом Алексея Грейга и на его любовницу Юлию Кульчинскую, еврейку Лию Сталинскую, после первого брака выдававшую себя за польку. По словам историка флота Ф. Ф. Веселаго, «это было собственно юношеское, шутливое, хотя и резкое стихотворение, но имевшее важное местное значение, по положению лиц, к которым оно относилось». С этим эпизодом и связан перевод Даля из Николаева в Кронштадт.
После, с 1824 по 1825 год, продолжил службу на Балтике.
После нескольких лет службы на флоте, в течение которых он так и не смог избавиться от морской болезни, Владимир 20 января 1826 года поступил в Дерптский университет на медицинский факультет. Жил он в тесной чердачной каморке, зарабатывая на жизнь уроками русского языка. Спустя 2 года, в январе 1828 года, В. И. Даль был зачислен в число казённокоштных воспитанников. По словам одного из биографов Даля, он погрузился в атмосферу Дерпта, которая «в умственном отношении побуждала к разносторонности». В студенческие годы Даль подружился с писателями Н. М. Языковым, В. А. Жуковским, А. Ф. Воейковым.
Здесь ему прежде всего пришлось усиленно заниматься необходимым в то время для учёного латинским языком. За работу на тему, объявленную философским факультетом, он получил серебряную медаль.
В студенческие годы Даль подружился с Н. И. Пироговым, который отмечал: «Какое счастливое у него сердце! Увидит знакомого — так и вспыхнет от радости!». Владимир Иванович стал выдающимся хирургом, одинаково владея левой и правой рукой. «Это был, прежде всего, человек, что называется, на все руки. За что ни брался Даль, все ему удавалось…» — вспоминал Пирогов.