章太炎首先刻苦攻读了许慎的《说文解字》、段玉裁的《说文解字注》、顾炎武的《音学五书》、郝懿行的《尔雅义疏》，它们是文字音韵学方面的一批权威性著作。借此，章太炎对我国古文字和古音韵有了较为系统的了解。接着，他便仔细研读王引之的《经义述闻》。王引之，字伯申，与他的父亲王念孙并称“高邮二王”。王氏父子在汉学方面的造诣，代表了乾嘉汉学的最高成就。在《经义述闻》中，王引之充分利用古文字学方面的新成就，广泛援引各种古代文献，对儒家经典中许多经文做出了超越前人的较为准确的解释。阮元在为这部著作所写的序言中，曾评价它对“古儒所误解者”，“无不旁征曲喻，而得其本义之所在”。从这部著作中，章太炎窥见了步入汉学堂奥的阶梯，“毕读《经义述闻》，始知运用《尔雅》、《说文》以说经”。在这部著作的启迪下，他开始自己著述，“时时改文立训”。
为了全面了解清代汉学的成就，章太炎从1886年开始，用整整两年时间，通读了道光年间刊刻的《学海堂经解》。这部卷帙浩繁的丛书，汇集了从清初到嘉庆年间治经著作凡七十四家一百八十八种，共一千四百零八卷。在这之后，章太炎又通读了光绪年间刊刻的《南菁书院经解》，这是前一部丛书的续编，收录著作凡一百一十家二百零九种，共一千四百三十卷。章太炎“眩厥未愈，而读书精勤，晨夕无间”。这一番扎实的基本功，使章太炎治学有了较高的起点。
在诂经精舍中深造
1890年，章濬去世。为了在汉学方面得到深造，章太炎离家赴杭，进了著名的诂经精舍。
坐落在西子湖畔的诂经精舍，是嘉庆年间由浙江巡抚阮元创建的。阮元，字伯元，号芸台，历任山东、浙江学政，浙江、江西、河南巡抚，漕运总督，两广、湖广、云贵总督。在将近半个世纪的漫长岁月中，他一直大力提倡汉学，并凭借封疆大吏的显赫地位，培养和奖掖了一批批青年汉学家。他主持编纂了总汇乾嘉汉学成果的《经籍纂诂》一百零八卷，汇刻了《十三经注疏》和《皇清经解》(即《学海堂经解》)，并撰定《十三经注疏校勘记》二百六十八卷，在清代汉学发展中具有引人注目的地位。他在《西湖诂经精舍记》一文中，叙述了这座精舍创建的经过：
元少为学，自宋人始，由宋而求唐，求晋、魏，求汉，乃愈得其实。尝病古人之诂，散而难稽也，于督学浙江时，聚诸生于西湖孤山之麓，成《经籍纂诂》百有八卷。及抚浙，遂以昔日修书之屋五十间，选两浙诸生学古者读书其中，题曰“诂经精舍”。精舍者，汉学生徒所居之名；诂经者，不忘旧业，且勉新知也。
青年时代的章太炎太平天国革命期间，诂经精舍毁于战火。1866年，浙江布政使蒋益澧拨款重建。重建后的诂经精舍，一直由著名的经学大师俞樾主持。俞樾坚持了与阮元完全相同的办学宗旨。在《重建诂经精舍记》中，他反复申明，修复诂经精舍，是为了使“肄业于是者，讲求古言古制，由训诂而名物，而义理，以通圣人之遗经”。
诂经精舍的规制与地位，都在当时一般的书院之上。无论在培养目标方面，还是在教学内容方面，诂经精舍与这些书院都不同。俞樾说过：“我浙素称人文渊薮，而书院之设，亦视他省为多。其以场屋应举诗文课士者，则有敷文、崇文、紫阳三书院在。至诂经精舍，则专课经义，即旁及词赋，亦多收古体，不涉时趋。”诂经精舍中的学员，例由其他书院选送；一般书院的教学是为了让青年学子科举应试，而诂经精舍则专意于造就青年汉学家。诂经精舍中立有许郑祠，专祀许慎、郑玄，集中显示了诂经精舍宗旨之所在。俞樾说：“特奉许、郑两先师栗主于精舍之堂，用示凯式，使学者知为学之要，在乎研求经义，而不在乎明心见性之空谈，月露风云之浮藻。”研求经义云云，说明诂经精舍的旨趣与流行的理学或经世致用之学确乎不同，虽然它使青年学子抱残守缺，株守在封建经书中讨生活，但是，这毕竟可使甘于寂寞的青年较少沾染理学与官场政治的腐败习气。
诂经精舍的教学方法也不同于一般书院。诂经精舍日课分句读、抄录、评校、著述四类。句读、抄录的内容由老师指定，评校、著述的内容学生可以自己选择。每月朔望两次考查，通常朔日考辞章，望日考经史。程试优秀者，按例可得五元至十五元龙洋不等的奖励，课卷且可编入《诂经精舍课艺文》，分集刊刻印行。俞樾本人治学一意规摹王念孙和王引之，“其大要在正句读，审字义，通古文假借。由经以及诸子，皆循此法”。这位严师所要求于学生的，也正是如此。
章太炎从二十二岁来到诂经精舍，直到二十九岁离开，在诂经精舍中度过了他青年时代的大部分岁月。在这期间，他师事俞樾，在“言稽古之学”。方面受到了俞樾很深的影响。
俞樾，字荫甫，号曲园，浙江德清人，1850年大比在保和殿复试时，以“花落春仍在，天时尚艳阳”一诗博得阅卷官曾国藩击节赞赏，被评定为一等第一名，其后，他便以《春在堂》为其诗文集总名。俞樾先后做过翰林院庶吉士、翰林院编修、河南学政。但在河南学政任上被革职罢官。此后他便专攻汉学，并陆续主讲于杭州紫阳书院、上海求志书院、德清清溪书院、归安龙湖书院。他担任诂经精舍院长，主持精舍长达三十一年。章濬早年曾与俞樾共事，生前曾对章太炎说过：“曲园设教诂经精舍，吾时充监院，相处数岁。今闻其茹蔬念佛。贤士晚节，往往如此。”章太炎进入诂经精舍，固然是久慕俞樾盛名，但也有这一段历史因缘。
俞樾的学术成就很多，其中尤以研治群经与诸子为突出。章太炎在诂经精舍中也主要从这两个方面继承了他的学业。
俞樾治经，既遵循乾嘉学者重研究声音文字的旧则，又吸取道光、咸丰学者寻求微言大义的长处。他刻意追踪《经义述闻》而作的《群经平议》以及其他一些说经著作，代表了他研治经学的主要成就。章太炎在诂经精舍中的正规课程，就是学习如何准确地训释诸经疑难字句名物，进而阐明经文本义。1895年刊刻的《诂经精舍课艺文七集》，共选六十五人二百零七篇诗文，其中有章太炎文十七篇；1897年刊刻的《诂经精舍课艺文八集》，共选五十六人一百五十九篇诗文，其中有章太炎文二十一篇。就入选的数量言，章太炎在全体入选者中位居第一；就内容言，三十八篇课艺文中，考证《周礼》、《仪礼》、《礼记》即所谓“三礼”的有十八篇，考证《春秋左氏传》、《春秋公羊传》、《春秋穀梁传》即所谓“三传”的有十篇，考证《诗经》的有三篇，考证《尚书》、《尔雅》的各两篇，考证《易经》、《论语》、《孟子》的各一篇。这些课艺文表明，就按照俞樾的治经要求而言，章太炎已成为诂经精舍首屈一指的高才生，在研治“三礼”、“三传”方面，他用力尤勤，成绩也最好。
俞樾诸子学研究的成就比他研治经学的成就更引人注目。乾嘉以来，已有不少学者注意到先秦、两汉诸子著作，王念孙的《读书杂志》就是一部代表性的著作。俞樾所撰的《诸子平议》，则足可与《读书杂志》前后辉映，互相媲美。当然，从王念孙到俞樾，诸子研究的格局基本上还是古籍的校勘与训诂。俞樾说过：“圣人之道，具在于经，而周、秦、两汉诸子之书，亦各有所得。……且其书往往可以论证经义，不必称引其文，而古言古义，居然可见。……然诸子之书，文词奥衍，且多古文假借字，注家不能尽通，而儒者又屏置弗道，传写苟且，莫或订正，颠倒错乱，读者难之。樾治经之暇，旁及诸子。”这就是说，他所从事的诸子研究，重点也是在于通过字句疏解，让人们能够阅读这类古代典籍，进而印证儒家经义。诸子学在他这里并没有成为一门独立的研究学科，更没有被有意识地作为异端或儒家思想的对立物而加以研治。然而，注意诸子著作，并推动人们去研治诸子著作，毕竟可以使人们对中国封建社会中作为统治思想的儒家正宗以外的各派思想学说，有着较多的接触。随着这种接触逐渐普遍，逐渐深入，它就不可避免地会突破印证儒家经义这个人为设定的樊篱。
俞樾的诸子学研究，给章太炎很深影响。在诂经精舍中，章太炎自选的评校与著述课程，主要就是围绕周、秦、两汉诸子著作。今存章太炎的第一部学术专著《膏兰室札记》，便汇集了他这一时期这一方面的研究成果。
《膏兰室札记》以密密麻麻的蝇头小楷写成，原稿分装四册，一册在抗战中遗逸，今存三册。现存三册稿本，题名均作《札记》，一册右方另书“时辛卯仲春梅叔署于膏兰室”，一册右方另书“时壬辰夏至梅叔署于膏兰室”，另一册右方未署年月，但第二册《五藏所属同异》条下作者曾注明：“以下癸巳十月下旬记。”是知此册当撰于癸巳年（1893年）十月以后。膏兰室，是章太炎为自己在诂经精舍中读书著述的一方斗室起的名字；《札记》上自署的年月当是开始著述的时间；据此，当知是稿系1891年至1893年间所著，很可能还延续到1894年。
《札记》是一部考释驳论的著作，现存三册，共有四百九十四条，其中有二十条，因前人已有成说，或意尚未竟，由作者自行删去。现存四百七十四条，诠释考辨《诗经》、《尚书》、“三礼”、《易经》、《春秋》者，仅八十余条；考释诸子著作者，有三百五十余条。就中以考释《管子》者最多，共一百一十五条；考释《墨子》者次之，共四十一条；其余如考释《吕氏春秋》二十八条，《淮南子》二十八条，《韩非子》二十六条，《列子》十五条，《晏子春秋》十二条，《庄子》九条，《荀子》八条。此外还有考释《商君书》、《尸子》、《新序》、《论衡》、《法言》、《申鉴》、《文子》等条。其余各条考释史书、韵书与纬书。综观这些条目，可见《札记》是一部《读书杂志》、《诸子平议》类的著作。
撰写《札记》时，章太炎不过二十刚出头。这部著作取材之广，考证之精，充分显示了这位年轻学子对周、秦、两汉典籍是多么娴熟，治学又是多么谨严而又勇于探究、善于深思。对于儒者所不屑言的《管子》、《墨子》、《淮南子》、《吕氏春秋》等用力尤勤，这更显示了章太炎思想学术发展的一个重要动向，即通过诸子学的研究，突破儒家传统说教的桎梏。然而，这毕竟只是初现端倪。就其基本倾向而言，则正如他自己所说：“虽尝博观诸子，略识微言，亦随顺旧义耳。”就《札记》自身的学术价值而言，章太炎后来有一段自我评价。他在《再与人论国学书》。中写道：“行箧中亦有《札记》数册。往者少年气盛，立说好异前人，由今观之，多穿凿失本意，大氐十得其五耳。”大体说来，他的这段自我评价还是符合事实的。
在诂经精舍期间，章太炎受俞樾影响最大。在这同时，章太炎还诚恳地向其他几位著名学者如谭献、黄以周、高学治等问学，分别接受了他们的影响。
章太炎与谭献关系相当密切。谭献，字仲修，浙江仁和人，同治举人，先后做过安徽全椒、怀宁、合肥、宿松等县的县令。卸职后，闲居杭州。1890年初，他应湖广总督张之洞礼聘，赶赴武昌主持经心书院；而每逢冬夏，他则仍返回杭州，一面休息，一面著述。谭献治经，倾向于今文经学，尤以文学知名于世，在当时旧文学界中，有一定地位。章太炎每届谭献返回杭州，即频频登门求教，并将自己的著述呈请谭献披阅审定。谭献在所谓“文辞法度”方面，给他很深影响。“谭氏论文章，以有用为体，有余为诣，有我为归。”谭氏本人的文章，具有魏晋风格，“于绮丽丰缛之中，存简质清刚之制，取华落实，弗落唐以后窠臼”。章太炎撰文，原先专门模拟秦汉文风，“危侧趋诡”；在谭献的影响下，他转向宗法魏晋文章。在给谭献的一封信中，他曾非常感激地写道：“少治经术，渐游文苑，既嗜味小学，伉思相如（司马相如）、子云（扬雄），文多奇字，危侧趋诡，遂近伪体。吾师愍其懵暗，赐救疗。自尔受药阳扁，正音夔旷。惭恨向作，悉畀游光。”章太炎后来在评论汉唐文章与魏晋文章时说：“雅而不核，近于诵数，汉人之短也。廉而不节，近于强钳；肆而不制，近于流荡；清而不根，近于草野；唐宋之过也。有其利，无其病者，莫若魏晋！”明显的是师承谭献。
黄以周对章太炎的影响，主要在于引导他注意深入研究古今各种典章制度及其沿革。黄以周，字元同，浙江定海人，曾主持江阴南菁书院十五年，“江南诸高材皆出其门中”，晚年寓居杭州。他主张治学应于世事有所裨益，而最有裨益的，则是所谓礼学，即典章制度的研究。他说：“文章非礼则淫哇，政事非礼则杂霸，义理非礼则虚无。礼学废，故国乱而民荡。”因此，他以毕生之力，撰成《礼书通故》一百卷。章太炎称赞这部著作“盖与杜氏《通典》比隆，其核覈异义过之。诸先儒不决之义，尽明之矣”。章太炎重视“三礼”，注意《通典》，“求《通典》读之，后循七八过”，和黄以周的言传身教是分不开的。
当章太炎登门向高学治求教的时候，高学治已经七十五六岁了。这位老学者，字宰平，浙江仁和人，年过七十，仍旧坚持每日读书，从不间断。他早年曾与章濬在诂经精舍共过事，因此，对这位当年老友的儿子分外关心，也非常器重，谆谆告诫章太炎，治学必须严谨，尤其应当注意操行。他对章太炎说：“惠、戴以降，朴学之士炳炳有行列矣。然行义无卓绝可称者。方以程、朱侻也。视两汉诸经师坚苦忍形遁世而不闷者，终莫能逮。夫处陵夷之世，刻意典籍，而操行不衰，常为法式，斯所谓易直弸中，君子也。小子志之！”作为一个卓越的学者，除才、学、识之外，更需行义卓绝，操行不衰。这番教诲，章太炎在自己成长和前进中曾不断身体力行。