เสริมศักดิ์ พงษ์พานิช เข้าเรียนชั้นมัธยมศึกษา ที่โรงเรียนพิษณุโลกพิทยาคม สำเร็จการศึกษารัฐศาสตรบัณฑิต (เกียรตินิยมดี) และนิติศาสตรบัณฑิต จากมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ระดับปริญญาโท รัฐศาสตรมหาบัณฑิต จากมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ได้รับปริญญากิตติมศักดิ์จากมหาวิทยาลัย 3 แห่ง ได้แก่

• รัฐประศาสนศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ มหาวิทยาลัยโคสต์ไลน์ สหรัฐอเมริกา
• รัฐประศาสนศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ (สาขาการพัฒนาชนบท) มหาวิทยาลัยหลุยเซียนา สหรัฐอเมริกา
• ดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ สาขาสังคมวิทยาและมานุษยวิทยา มหาวิทยาลัยรามคำแหง

ในระหว่างรับราชการ ได้เข้ารับการศึกษา อบรมหลักสูตรต่างๆ ได้แก่

• หลักสูตรโรงเรียนนายอำเภอ รุ่นที่ 18
• หลักสูตรนักปกครองระดับสูง รุ่นที่ 20
• หลักสูตรฝ่ายอำนวยการอาสารักษาดินแดน ชุดที่ 5
• หลักสูตรผู้บริหารระดับ 9 ของกระทรวงมหาดไทย
• หลักสูตรผู้บริหารระดับ 10 ของกระทรวงมหาดไทย
• วิทยาลัยป้องกันราชอาณาจักร รุ่นที่ 39