Når Alexander var tretten år, besluttede Filip, der indtil da ikke havde været særlig involveret i sin søns opvækst, at vælge en lærer til ham. Resultatet skulle blive et af de mest berømte mentor-elev-forhold i historien. Filips grunde til at vælge Aristoteles var ikke udelukkende akademiske. For det første var der Aristoteles’ familieforbindelse: hans far havde været hoflæge for en tidligere makedonsk konge. Desuden havde Aristoteles tidligere tjent ved Hermeias’ hof i Atarneus, og en alliance der ville være nyttig for Filips planer om at invadere Persien.
Stillingen passede også godt til Aristoteles. Ikke alene gav den ham en høj ære og mulighed for at forfølge sin forskning under den mest magtfulde af de græske stater, men den gav ham også mulighed for at påvirke udviklingen af denne stats fremtidige leder. Som den ultimative betaling gav Filip også Aristoteles’ fødeby Stagira tilbage, som han selv havde erobret årene forinden.
Alexanders uddannelse fandt sted i et miljø, der lå langt fra hovedstaden Pella, i den mere isolerede landsby Mieza, inden for det såkaldte Nymfernes distrikt. I denne landlige afsondrethed fik Alexander følgeskab af flere af sine mest bemærkelsesværdige kammerater, hvoraf nogle selv var fremtidige konger. Ved Alexanders afrejse opfordrede Filip sin søn til at arbejde hårdt og til at lære at undgå at gentage sin fars fejltagelser. Som svar herpå irettesatte Alexander sin far for at have fået børn af andre kvinder. I denne henseende synes Alexander ikke så meget at have været plaget af nogen moralsk samvittighed, men snarere bekymret for fremtidige konflikter om arvefølgen til sin faders trone. Alexanders ambitioner var derfor tydelige allerede på dette tidspunkt, hvis ikke tidligere.
Alexanders uddannelse var for det meste formel og ikke den slags livstræning, som vi kunne forestille os i et mentorforhold. Undervisningen bestod snarere hovedsageligt af standardfag som poesi, retorik, geometri, astronomi og eristik – øvelsen i at argumentere for et punkt fra begge sider. Alexander udviklede en særlig interesse for medicin – og det var ikke kun en teoretisk interesse, for han ordinerede faktisk behandlinger til syge venner gennem hele sit liv. Da Alexander begav sig ud på sin invasion i Asien, tog han en stor gruppe zoologer og botanikere med sig, som vendte tilbage med indsamlede materialer og oplysninger, der skulle danne grundlag for adskillige banebrydende videnskabelige værker. Et andet af Alexanders yndlingsemner var græsk poesi. Han havde en særlig stor respekt for Homer, og han så endda den mytiske Achilles som et forbillede at følge i sit eget liv.
Og selv om han måske er mest kendt for sine videnskabelige afhandlinger, udgav Aristoteles også sin Etik og Politik, og hans indflydelse på disse områder nåede også Alexander. Aristoteles gjorde denne indflydelse især gældende med hensyn til de såkaldte barbarer – et begreb, der blev brugt til at karakterisere stort set alle ikke-grækere. Alexander selv var allerede lidenskabeligt antipersisk, og Aristoteles gav ham den intellektuelle begrundelse for sin skæbnebestemte og nedarvede mission. Aristoteles mente, at slaveri var en naturlig institution, og at barbarer fra naturens side var beregnet til at være slaver. Han opfordrede derfor Alexander til at være en leder for grækerne og en despot for barbarerne, idet han behandlede førstnævnte som venner og sidstnævnte som dyr.
Aristoteles så barbarerne som nogle, der kun levede gennem og for deres sanser og ikke var i stand til at hæve sig over hedonismen. Alexander, i sit ønske om at følge et heroisk paradigme, lagde naturligvis stor vægt på ære og dermed på dyderne selvbeherskelse og selvfornægtelse.Derfor spiste han i sit eget liv sparsomt, gav gavmildt, mens han beholdt lidt til sig selv, og havde en forsigtig holdning til sex.I disse henseender var Aristoteles’ indflydelse sandsynligvis afgørende, for han skubbede Alexander ind på en vej, der afveg meget fra den mere usikre model, som hans far havde sat.
Alexander brugte tre år på at studere hos den store filosof. I mellemtiden var hans far i gang med at mobilisere tropper for at aflægge et besøg hos de ikke-flydighedsvillige allierede i Perinthus og Byzans. I 340 f.Kr. indkaldte Filip den sekstenårige Alexander til at vende tilbage og tjene som regent af Makedonien og mester for det kongelige segl i Filips fravær. Alexander ville således trække sig tilbage fra akademiet og begynde at lære at tage ansvar i det virkelige liv.