По сведениям историографов, Герат с окрестностями насчитывал в XV веке свыше миллиона жителей. Город расширял свои границы, в нем было много парков, рынков, караван-сараев. Пышное великолепие дворцов и мечетей и жалкие лачуги, фанатическая религиозность одних и утонченный разврат других, аскетические обители дервишей и роскошные увеселительные заведения, хранилища ценнейших рукописей — и неграмотное в своем большинстве население — такими были поразительные контрасты этого столичного города.
Джами продолжает в Герате образование, сначала в медресе Низамийе, затем в медресе Дилкаш. Изучает арабский язык, логику, поэтику риторику, теологию, философию. Слушает лекции видных ученых Мавляны Джунайда Усули, Ходжи Алааддина Али Самарканди и других. Затем постигает основы точных наук: астрономии, математики, геометрии. Приобретя серьезные познания, он начинает заниматься самостоятельным научным творчеством.
Двадцатилетний Джами пишет специальный комментарий к астрономическому трактату и посылает его в Самаркандскую обсерваторию Улугбека. Ознакомившись с работой Джами, известный астроном Кази-заде Руми высоко оценивает труд начинающего ученого и приглашает его в Самарканд. Полученным приглашением Джами смог воспользоваться только через год. В 1435 году Герат постигло тяжелое бедствие — повальная эпидемия чумы, которая унесла в округе Герата сотни тысяч человек. В 1436 году, по окончании карантина, Джами переезжает в Самарканд, уже давно привлекавший его как центр наук и образования.
Время правления Улугбека было для Мавераннахра периодом большого культурного подъема. В Самарканде возводились величественные архитектурные ансамбли — административные здания, медресе, торговые кварталы. В 1417 году было построено медресе в Бухаре, в 1420 году — в Самарканде, в 1432-1433 годах — в Гиждуване (по собственной инициативе Улугбека).
Улугбек ввел ряд полезных и новых по тому времени преобразований в области просвещения. Помимо традиционного официального ислама и мусульманского законоведения, учащиеся медресе стали изучать математику, астрономию, географию, геодезию, медицину. Углубленно изучалась философия. В 1428-1429 годах была построена знаменитая Самаркандская обсерватория, наблюдения за небесными телами вели в ней сам Улугбек и другие крупные ученые — Кази-заде Руми (ум. 1437), Гиясаддин Джамшид (ум. ок. 1433), Али Кушчи (1404-1478).
В 1436 году Джами поступает в знаменитое медресе Улугбека и продолжает совершенствовать свои знания в области астрономии, геодезии, математики, философии и теологии у ведущих ученых самаркандского круга — Улугбека, Кази-заде Руми, Фазлуллаха Абулайси. Преподаватели отмечали у Джами, так же как это было и раньше, в Герате, исключительные способности и неутолимую жажду знаний. Этот молчаливый и худощавый юноша не стремился, подобно большинству его сотоварищей по учебе, брать верх в схоластических спорах или выставлять напоказ свою эрудицию, но неизменно оказывался первым, когда от учеников требовалось проявить глубину мысли и независимость суждения. Скупой на похвалы Кази-заде Руми однажды не удержался от того, чтобы не сказать о Джами: «С тех пор, как существует Самарканд, еще не переправлялся к нам через воды реки Аму человек, равный по уму, благородству и находчивости этому юноше из Джама».
Скромность и дружелюбие сочетались в молодом Джами с развитым чувством собственного достоинства.
Абдуррахману Джами было ненавистно раболепие перед знатными и власть имущими — эту черту он пронес через всю жизнь. Средневековые обычаи требовали от учеников своеобразного прислужничества: ученикам вменялось в обязанность сопровождать пешком выезд учителя и выполнять для него многие домашние работы. Джами не следовал этому обычаю, хотя его независимое поведение влекло за собой уменьшение положенной ему стипендии.
Не раз впоследствии он отклонял предложения поступить на службу при дворе того или иного вельможи. К годам молодости поэта относятся эти его строки:
Завершив учебу в медресе, Джами остался в Самарканде еще на несколько лет, не желая порывать с научной и литературной средой города.