DeBakey riceve il baccalaureato in Scienze alla Tulane University; nel 1932 consegue, nella Tulane University School of Medicine, la laurea in medicina (a pieni voti). Rimane a New Orleans e, al Charity Hospital, prosegue il suo tirocinio (tra i suoi professori c'è anche il celebre Alton Ochsner): completa poi il suo periodo di specializzazione in Francia, presso l'università di Strasburgo, sotto la supervisione del professor René Leriche, ed in Germania, all'università di Heidelberg, sotto il professor Martin Kirschner. Tornato negli Stati Uniti, passa un altro anno di studio, e poi entra a lavorare alla facoltà di chirurgia dal 1937 al 1948, come specialista in trasfusioni di sangue.