1992年，年仅12岁的陈勇被西安交通大学免试录取到数学专业。陈勇在大学本科学习期间就初露锋芒。在大学三年级时，他就发起成立了“九章数学协会”，并把精力和时间投入到自己喜欢的研究领域。研究中，他发现了非豪斯道夫线性拓扑空间的拓扑结构，并花两周的时间写下了《非Hansdorff线性拓扑空间拓扑结构》的专业论文。时任西安交通大学数学系系主任的寿纪麟教授看后拍案称绝，很快被《西安交通大学学报》录用并全文发表。这篇论文在《西安交通大学学报》上发表不久，又被美国一流学术刊物《数学》全文转发。当时，
中央电视台、新华社等新闻单位为此也发了消息。
1996年7月毕业后考入复旦大学数学学院攻读基础数学专业硕士学位。由于在西安交通大学读本科时就已经读完了部分研究生的课程。结果，他在不到一年的时间里就读完了全部研究生课程。
1997年6月，陈勇同时收到美国加州大学伯克利分校、麻省理工学院、英国爱丁堡大学和剑桥大学的博士生录取通知。经过考虑，他决定前往美国麻省理工学院攻读博士学位。不久，陈勇在网上看到美国连续10年综合实力排名第一的普林斯顿大学著名美籍华人物理学家、1998年诺贝尔物理学奖获得者崔琦教授招收博士生的信息，他连忙向崔琦教授发出了求学请求。物理学是普林斯顿大学最优秀的学科，其理论研究处于世界领先的地位，科学大师层出不穷，爱因斯坦、杨振宁、李政道等大师都在那里从事过研究工作。其博士生的培养是一对一地进行，也就是说崔琦教授只招收一名博士生，竞争异常激烈。陈勇凭着自己的能力和对自己的自信，参加了崔琦教授和另两位学者的轮番面试：第一步给考生5分钟阐述自己对专业研究的观点，然后当场打分进行淘汰。陈勇经过竞争被崔琦教授收为门下博士生助手的消息立即在当地引起了轰动。此时，陈勇年仅17岁。
2002年7月，陈勇从普林斯顿大学电子工程专业博士毕业以后，又继续在该校攻读数学专业的博士学位，成为这所顶尖大学的双博士。
