میرزاخانی نابغه ریاضی ایران و جهان دوره کارشناسی ریاضی در دانشگاه صنعتی شریف آغاز کرد. او با دریافت بورسیه از طرف دانشگاه هاروارد به آنجا رفت و دورهٔ دکتری خود را در دانشگاه هاروارد پشت سرگذاشت.