เริ่มศึกษาที่ โรงเรียนสวนกุหลาบวิทยาลัย,เข้าเรียนชั้น ม.3ก. เลขประจำตัว ส.ก.๓๒๓๕ เมื่อ พ.ศ. 2460 จากนั้นได้เดินทาง ไปศึกษาต่อที่ โรงเรียนเทรนต์ (Trent College) ในเมืองนอตทิงแฮม ประเทศอังกฤษ และศึกษาต่อ ปริญญาตรี สาขานิติศาสตร์ ที่ วิทยาลัยวอร์สเตอร์ (Worcester College) มหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด ประเทศอังกฤษ แล้วสำเร็จการศึกษาด้วยคะแนนระดับ เกียรตินิยมอันดับสอง

หลังจากนั้น ก็เข้าศึกษาต่อที่สำนักเนติบัณฑิตอังกฤษ ณ สำนักเกรย์อินน์ ในกรุงลอนดอน ได้คะแนนเป็นที่หนึ่ง ได้รับรางวัลเป็นเงิน 300 กีนีย์ จากสำนักกฎหมายอังกฤษ (เกียรติประวัตินี้ ได้เล่าลือมาถึงเมืองไทย จนมีการเข้าใจว่า ได้รับเงินรางวัลพระราชทาน จากพระเจ้าแผ่นดินอังกฤษ ซึ่งไม่เป็นความจริง แต่คนส่วนใหญ่ก็ยังเข้าใจอย่างนั้น) และทางโรงเรียนเทรนด์ ได้ประกาศให้นักเรียน หยุดเรียนหนึ่งวัน เพื่อเป็นการระลึกถึง และได้เรียกวันนั้นว่า "วันเสนีย์" (Seni Day)

เมื่อเดินทางกลับมายังประเทศไทย ม.ร.ว.เสนีย์ ปราโมช ได้ศึกษาวิชากฎหมายไทยเพิ่มเติม จนกระทั่งได้รับเนติบัณฑิตไทย และเข้าฝึกงานที่ศาลฎีกาเป็นเวลา 6 เดือน จึงได้เป็นผู้พิพากษา

ได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ สาขานิติศาสตร์และรัฐศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์และจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย พ.ศ. 2503 และปริญญาดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ สาขามนุษยศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติไทเป พ.ศ. 2525