อุดม ไกรวัตนุสสรณ์ เข้าศึกษาในชั้นประถมศึกษาที่โรงเรียนอนุบาลสมุทรสาคร และโรงเรียนเอกชัย จากนั้นจึงเข้าศึกษาในระดับมัธยมศึกษาที่โรงเรียนสวนกุหลาบวิทยาลัย เมื่อ พ.ศ. 2522 จากนั้นจึงได้เข้าศึกษาต่อในคณะรัฐศาสตร์ สาขาการปกครอง จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย (รุ่นเดียวกับ วสุ แสงสิงแก้ว, เมทนี บุรณศิริ และ จักรภพ เพ็ญแข) จบการศึกษาระดับปริญญาโท ศิลปศาสตรมหาบัณฑิต สาขารัฐศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยรามคำแหง และได้รับประกาศนียบัตรชั้นสูง หลักสูตรการเมืองการปกครองในระบอบประชาธิปไตย สำหรับนักบริหารระดับสูง รุ่นที่ 3 จากสถาบันพระปกเกล้า