В 1804 году он записался в Виленский университет, только что реорганизованный под покровительством Александра I. Царь в первые годы своего правления заботился о развитии науки, кроме того, он хотел привлечь к себе своих польских подданных. Личный друг царя польский магнат князь Адам Чарторыский был назначен попечителем Виленского учебного округа, охватывающего присоединенные к России восточные земли прежней Речи Посполитой. На этой территории развивалась теперь польская школа в соответствии с наилучшими образцами, разработанными в духе эпохи Просвещения Эдукационной комиссией. Эти школы должны были служить прежде всего высшим, полонизированным слоям этих земель — состоятельной и мелкой шляхте, а также мещанству. Пробуждение национального самосознания населявшего эти земли крестьянства — литовского, белорусского и украинского — было еще делом будущего.
Ректором Виленского университета был назначен Ян Снядецкий, знаменитый математик, проникнутый идеологией Просвещения, то есть рационализмом и антиклерикализмом, к тому же хороший организатор и человек независимых взглядов. Но гуманитарные науки Снядецкий не жаловал, а об истории был того мнения, «что это предмет, требующий только памяти и здравого смысла», уместный в средней школе, но не в университете. Поэтому его отнюдь не заботило замещение кафедры истории, когда старый профессор Гуссажевский вышел на пенсию.
Восемнадцатилетний Лелевель был принят в университет как степендиат, обязанный по окончании отслужить шесть лет учителем в Виленском учебном округе. Он сам составил себе учебный план, записавшись на лекции языков, литературы, права, а также геометрии, физики и рисования. Вскоре он сосредоточился на филологии и нашел себе учителя. Им был профессор Эрнест Гродек. Это был полонизированный немец, большой эрудит и еще больший чудак. На его лекции ходило всего несколько слушателей, и среди них Лелевель. Между профессором и студентом сложились отношения, подобные отношению отца к сыну. От Гродка Лелевель перенял любовь к античным авторам, а затем к скандинавским и древнерусским, у которых он искал сведений о далеком прошлом.
Работая много и всегда самостоятельно, Лелевель оказался, однако, более или менее «нормальным» студентом. Он завел многочисленные знакомства — посещал салоны, охотно танцевал, сочинял стихи. Он был одним из организаторов студенческого Общества совершенствующейся молодежи, в которое входил узкий круг наиболее способных студентов. Общество ставило своей целью самоусовершенствование, формально оно считалось тайным, хотя университетские власти знали о нем и не возражали против его существования. Здесь Лелевель выступал с рефератами, при этом не только на исторические темы. В одном из них он утверждал, что охрана памятников старины должна служить национальным целям. «Наша родина лежит в могиле, мы… должны трудиться над тем, чтобы сбросить наваленный над нею холм и извлечь лежащий под ним пепел Феникса — нашего отечества». Эти слова звучат как дань растущим повсеместно патриотическим настроениям, ибо в то время Лелевель посвящал больше внимания делам учебы и науки, чем политики.
В 1807 году, в год Тильзитского мира, Лелевель издал в Вильне свою первую книжку — «Эдда, или Книга религии древних жителей Скандинавии». Это была компиляция, не имеющая существенной ценности, а книготорговец, который издал ее в 300 экземплярах, отдал весь тираж молодому автору, рекомендуя ему подготовить популярную историю Польши.
Вскоре Лелевель опубликовал вторую работу — «Взгляд на древнейший период народов Литвы и их связь с герулами». Он сразу же получил нагоняй от ректора Снядецкого за содержащуюся в этой работе полемику с наиболее знаменитым в то время польским историком Адамом Нарушевичем. Снядецкого возмущала в Лелевеле «неприличная смелость… неуместная для молодого человека нескромность». Вскоре после этого, в 1808 году Лелевель покинул Виленский университет после четырех лет учения. Он не сдавал никаких экзаменов и даже не постарался получить звание магистра.