Wellicht beinvloedt door hetgeen hij van zijn vader mee gekregen had sinds hij apotheker geworden was en de vriendschap met dr. Pringle wilde Jan geneeskunde gaan studeren. Om dit te kunnen doen moest hij toegelaten worden op een universiteit. Hij moest aan kunnen tonen vloeiend te zijn in Latijn en Grieks, maar ook een aanbevelingsbrief hebben van het hoofd van zijn school, toestemming met daarbijbehorende financiele steun van zijn vader en een positief toelatingsgesprek met het hoofd van de studie geneeskunde. In deze periode konden katholieken zich niet inschrijven op Nederlandse universiteiten en daarom trok Jan op zijn zestiende naar Leuven, één van de oudste universiteiten van Europa.
Het toelatingsgesprek ging niet zonder slag of stoot. Jan werd gevraagd of hij gezien zijn leeftijd wel goed genoeg was in Latijn en Grieks. Hij pakte een Griekse uitgave van de bijbel van tafel en vroeg het hoofd welke passage hij graag vertaald had willen hebben in het Latijn. Zonder moeite vertaalde hij de aangegeven passage. Hij bood ook nog aan een willekeurige tekst uit het Latijn naar het Grieks te vertalen. Daarmee maakte hij voldoende indruk en werd hij toegelaten tot de studie.
De leer van geneeskunde leunde nog heel erg op de Middeleeuwse principes van de vier humeuren. Gezondheid hing af van een balans in het lichaam van vier lichaamssappen; bloed, gele gal, zwarte gal en slijm. Dit correspondeerde dan weer met specifieke organen. Het bloed met de lever, gele gal met het hart, zwarte gal met de milt en slijm met de hersenen. Geneeskunde bestond uit het weer in balans brengen van deze sappen, bijvoorbeeld door middel van aderlaten. In de tijd van Jan Ingenhousz begonnen deze ideeen ingehaald te worden door nieuwe kennis. Zo werd het onderdeel van de studie geneeskunde om ook kennis op te doen in de praktijk met echte patiënten in plaats van alleen uit boeken te leren en leerde men steeds meer over het menselijk lichaam door de vooruitgang in kennis van de anatomie.
Op 24 juli 1753 kreeg Jan Ingenhousz zijn diploma uitgereikt. Volgens traditie werd er een gedicht in het Latijn uitgegeven en tijdens de ceremonie voorgedragen. Toch was hij nog niet klaar met studeren. Hij wilde zich verder specialiseren en ging onder andere naar Leiden om daar zijn kennis over anatomie uit te breiden. In zijn tijd aan de universiteit Leiden ontmoette hij Pieter van Musschenbroek. Deze wetenschapper was gefascineerd door elektriciteit en het uitvinden van een methode om opgewekte elektriciteit op te kunnen slaan. Hij ontdekte een manier door een fles te vullen met water waarin een koperen staaf stond. Opgewekte elektriciteit bleef hierin opgeslagen totdat er een connectie met de koperen staaf werd gemaakt. Dit werd de zogenaamde Leidse fles genoemd. Ook Ingenhousz, wellicht door de contacten met van Musschenbeoek, bleef een levenlang gefascineerd door alles dat met elektriciteit te maken had.
