ดร.พลังพล คงเสรี จบการศึกษาระดับมัธยมต้นที่โรงเรียนสวนกุหลาบวิทยาลัยในปี พ.ศ. 2528 โดยมีผลการเรียนดีเยี่ยมตลอดการศึกษา [ต้องการอ้างอิง]จากนั้นสอบได้รับทุนจากโครงการพัฒนาและส่งเสริมผู้มีความสามารถพิเศษทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (พสวท.) จึงย้ายไปเรียนต่อระดับมัธยมปลายที่โรงเรียนสามเสนวิทยาลัยซึ่งเป็น 1 ใน 6 ศูนย์โครงการ พสวท. ในสมัยนั้น[ต้องการอ้างอิง]} ระหว่างการศึกษาระดับมัธยม ได้เป็นตัวแทนโรงเรียนร่วมแข่งขันทางวิชาการและได้รับรางวัลชนะเลิศมากมาย {{อ้างอิง}เช่น การตอบปัญหาเกี่ยวกับองค์การสหประชาชาติ การตอบปัญหาทางนิเทศศาสตร์ ของคณะนิเทศศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย การตอบปัญหาวิชาการที่คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ ที่คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง การตอบปัญหาทางพุทธศาสนา และการแข่งขันภาษาไทยเกี่ยวกับคำผวนเป็นต้น นอกจากนี้ ได้เข้าร่วมแข่งขันการแข่งขันตอบปัญหาทางวิชาการทางโทรทัศน์อีกหลายรายการ เช่น รายการไอคิว-180 รายการเยาวชนคนเก่ง เป็นต้น

ดร.พลังพล ศึกษาระดับปริญญาตรีที่คณะวิทยาศาสตร์ สาขาเคมี ที่ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ในระหว่างการศึกษา ได้เป็นตัวแทนมหาวิทยาลัยในการเข้าร่วมแข่งขันกีฬาฟันดาบไทย[ต้องการอ้างอิง] และได้เหรียญรางวัลทั้งในประเภททีมและประเภทบุคคล [ต้องการอ้างอิง] ในปีสุดท้ายได้ทำงานวิจัยระดับปริญญาตรี เรื่อง "การใช้แอนทราซีนในการสังเคราะห์ทางเคมี" ในห้องทดลองของ ศ.ดร. ยอดหทัย เทพธรานนท์ นักวิทยาศาสตร์ดีเด่น สาขาเคมี ประจำปี พ.ศ. 2529[ต้องการอ้างอิง] ดร.พลังพลได้รับปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต (เกียรตินิยมอันดับ 1) สาขาเคมี จากมหาวิทยาลัยมหิดล [ต้องการอ้างอิง]และสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอก ทางเคมีอินทรีย์ จาก มหาวิทยาลัยคอร์แนล ประเทศสหรัฐอเมริกา ภายใต้การให้คำปรึกษาจากศาสตราจารย์ Jon Clardy[ต้องการอ้างอิง] ด้วยการศึกษาโครงสร้างสามมิติด้วยเทคนิค x-ray crystallography ด้วยรังสีเอกซ์จากเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน [ต้องการอ้างอิง]และศึกษาการทำงานของโปรตีนหลายชนิด[ต้องการอ้างอิง]เช่น CDC42 (โมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับโรคมะเร็ง) FKBP12 (เกี่ยวกับกลไกลดภูมิคุ้มกัน) chorismate mutase (เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา Claisen rearrangement ในเชื้อแบคทีเรีย) prephenate dehydratase และ cyclohexadienyl dehydratase ซึ่งเป็นเอนไซม์ในการสังเคราะห์กรดอะมิโน เป็นต้น