Nel 1782 entrò al collegio dei Josephites a Nantua, dove ricevette un'istruzione simile a quella di stampo gesuita, che cercava di sviluppare sia l’"esprit de finesse" che l’"esprit de geometrie", ma che mancava di solide basi in matematica. Per poter colmare questa lacuna, Bichat si trasferì nel 1790 al seminario di Sant’Ireneo di Lione, che offriva ai suoi studenti di filosofia una buona formazione nelle materie scientifiche (matematica, chimica, fisica e storia naturale). Qui poté inoltre dedicarsi allo studio di Cartesio, Newton e Condillac, oltre che tenersi aggiornato sull'attualità scientifica con i lavori di Lavoisier, di Nollet e di Buffon.