Pierwsze nauki pobierał św. Stanisław w domu rodzinnym. Jego nauczycielem i wychowawcą przez co najmniej rok był Jan Biliński. W domu przebywał Stanisław do 14. roku życia. Ponieważ w modzie było wtedy wysyłanie paniczów za granicę, rodzice wybrali dla najstarszych synów – Pawła i Stanisława – Wiedeń, jako miejsce kształcenia. Było to miasto katolickie, a ponadto jezuici założyli tu niedługo wcześniej szkołę, która była już głośna. Uczęszczała do niej także pewna liczba młodzieży polskiej.
Kostkowie przybyli do Wiednia 26. lipca 1564 roku. Zatrzymali się w konwikcie prowadzonym przez jezuitów. Niedługo jednak mogli tam przebywać. Już bowiem w marcu 1565 roku cesarz Maksymilian, niechętny jezuitom, zabrał im konwikt, zostawiając tylko kolegium. Bracia musieli więc przenieść się wraz ze swoim wychowawcą, Bilińskim, i kilku kolegami z Polski na stancję do domu, dzierżawionego przez Kimberkera, zaciekłego luteranina. A oto lista wszystkich zamieszkałych Polaków u Kimberkera: Paweł i Stanisław Kostkowie, Biliński – ich wychowawca, Wawrzyniec Pacyfik – ich sługa. Nadto: Stanisław Kostka z Prus – kuzyn św. Stanisława, Bernard Maciejowski – późniejszy kardynał i prymas Polski, oraz Kacper Rozrażewski. Obaj po śmierci św. Stanisława wyznawali ze łzami, że posuwali się nawet do kopania Stanisława, kiedy ten, modląc się nocami, leżał krzyżem na ziemi.
Do szkoły jezuitów w Wiedniu uczęszczało wówczas ok. 400 uczniów. Regulamin gimnazjum streszczał się w jednym zdaniu: Taką pobożnością, taką skromnością i takim poznaniem przedmiotów niech się uczniowie starają ozdobić swój umysł, aby się mogli podobać Bogu i ludziom pobożnym, a w przyszłości ojczyźnie i sobie samym przynieść także korzyść. Codzienna modlitwa przed lekcjami i po lekcjach, codzienna Msza święta, miesięczna spowiedź i Komunia święta, miały za cel zaprawić studentów do pobożności.
W pierwszym roku nauki wykładano gramatykę, w drugim sztuki wyzwolone, w trzecim – retorykę. Początkowo Stanisławowi nauka szła trudno, nie miał bowiem dostatecznego przygotowania, ale pod koniec trzeciego roku należał do najlepszych uczniów. Prócz ojczystego władał płynnie językiem niemieckim i łacińskim. Uczył się także greckiego. W pozostałych po świętym zeszytach znaleźć można błędy, podkreślone ręką nauczyciela. Zachowały się także szczęśliwie notatki Stanisława z dyskusji na tematy religijne. Jezuici bowiem w latach naporu protestantyzmu chcieli swoich uczniów przygotować do odpierania ataków na Kościół.