Его образованием первоначально занимался гувернёр-француз Сен-Тома́ (прототип St.-Jérôme в повести «Отрочество»), заменивший собою добродушного немца Ресельмана, которого Толстой изобразил в повести «Детство» под именем Карла Ивановича. В 1843 году П. И. Юшкова, взяв на себя роль опекунши своих несовершеннолетних племянников (совершеннолетним был только старший — Николай) и племянницы, привезла их в Казань. Вслед за братьями Николаем, Дмитрием и Сергеем Лев решил поступить в Императорский Казанский университет (наиболее славившийся в то время), где работали на математическом факультете Лобачевский, а на Восточном — Ковалевский. 3 октября 1844 года Лев Толстой был зачислен студентом разряда восточной (арабско-турецкой) словесности в качестве своекоштного — оплачивающего своё обучение. На вступительных экзаменах он, в частности, показал отличные результаты по обязательному для поступления «турецко-татарскому языку». По результатам года имел неуспеваемость по соответствующим предметам, не выдержал переходного экзамена и должен был заново пройти программу первого курса. Во избежание полного повторения курса он перешёл на юридический факультет, где его проблемы с оценками по некоторым предметам продолжились. Переходные майские экзамены 1846 года были сданы удовлетворительно (получил одну пятёрку, три четвёрки и четыре тройки; средний вывод получился три), и Лев Николаевич был переведён на второй курс. На юридическом факультете Лев Толстой пробыл менее двух лет: «Всегда ему было трудно всякое навязанное другими образование, и всему, чему он в жизни выучился, — он выучился сам, вдруг, быстро, усиленным трудом», — пишет С. А. Толстая в своих «Материалах к биографии Л. Н. Толстого».