พลตำรวจเอก เภา สารสิน สำเร็จการศึกษาชั้นมัธยมศึกษา จากโรงเรียนวชิราวุธวิทยาลัย เมื่อปี พ.ศ. 2489 สำเร็จชั้นมัธยมศึกษาชั้นสูง (High School) จาก Wilbraham Academy ประเทศสหรัฐอเมริกา ในปี พ.ศ. 2491 จากนั้นจึงเข้าศึกษาต่อระดับอุดมศึกษาจนได้รับปริญญาตรีทางวิทยาศาสตร์ สาขาเคมี (Chemistry) จากมหาวิทยาลัยจอห์นส์ฮอปกินส์ ประเทศสหรัฐอเมริกา

ในปี พ.ศ. 2498 สำเร็จการศึกษาปริญญาตรีทางอาชญาวิทยา (Criminology) จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา และ พ.ศ. 2522 สำเร็จการศึกษาวิทยาลัยป้องกันราชอาณาจักร รุ่นที่ 21