Amikor Sándor tizenhárom éves volt, Fülöp, aki addig nem sokat foglalkozott fia nevelésével, úgy döntött, hogy nevelőt választ neki. Az eredmény a történelem egyik leghíresebb mentor-tanítvány kapcsolata lett. Fülöp nem pusztán tudományos okokból választotta Arisztotelészt. Először is ott volt Arisztotelész családi kapcsolata: apja egy korábbi makedón király udvari orvosa volt. Ezenkívül Arisztotelész korábban Hermeias udvarában szolgált Atarneuszban, és egy ottani szövetség hasznos lett volna Fülöp perzsiai inváziós tervei szempontjából.
A pozíció Arisztotelésznek is megfelelt. Nemcsak nagy megtiszteltetés volt, és lehetőséget kínált arra, hogy a legerősebb görög államban folytathassa kutatásait, hanem lehetőséget adott arra is, hogy befolyásolhassa az állam leendő vezetőjének fejlődését. Végső fizetségként Fülöp visszaadta Arisztotelész szülővárosát, Sztagirát is, amelyet évekkel korábban ő maga hódított meg.
Alexandrosz oktatása a fővárostól, Pellától távolabb, az elszigeteltebb Mieza faluban, az úgynevezett nimfák körzetében zajlott. Ebben a vidéki elszigeteltségben Sándorhoz csatlakozott számos legnevesebb társa, akik közül néhányan maguk is későbbi királyok voltak. Sándor távozásakor Fülöp arra biztatta fiát, hogy dolgozzon keményen és tanuljon meg, hogy ne ismételje meg apja hibáit. Válaszul Sándor megdorgálta apját, amiért más nőktől szült gyermekeket. Ebben a tekintetben úgy tűnik, hogy Alexandert nem annyira erkölcsi lelkiismeretfurdalás, mint inkább az apja trónöröklésével kapcsolatos jövőbeli konfliktusok miatt aggódott. Alexandrosz ambíciója tehát már ebben a szakaszban is nyilvánvaló volt, ha nem korábban.
Alexandrosz nevelése nagyrészt formális volt, nem az a fajta életre nevelés, amit egy mentori kapcsolatban elképzelhetnénk. A tanterv inkább olyan standard tantárgyakból állt, mint a költészet, retorika, geometria, csillagászat és erisztika – az érvelés gyakorlata mindkét oldalról. Sándor különös érdeklődést mutatott az orvostudomány iránt – és nem csupán elméleti érdeklődést, hiszen egész életében beteg barátainak írt fel kezeléseket. Amikor Alexandrosz ázsiai inváziójára indult, magával vitte zoológusok és botanikusok nagy csoportját, akik összegyűjtött anyagokkal és információkkal tértek vissza, amelyek számos úttörő tudományos munka alapját képezték. Sándor másik kedvenc témája a görög költészet volt. Különösen nagyra becsülte Homéroszt, és még a mitikus Akhilleuszt is követendő példaképnek tekintette saját életében.
Noha talán leginkább tudományos értekezéseiről ismert, Arisztotelész is kiadta Etikáját és Politikáját, és az ő hatása ezeken a területeken is elérte Alexandert. Arisztotelész ezt a hatást különösen az úgynevezett barbárokkal kapcsolatban érvényesítette – ez a kifejezés lényegében minden nem görögöt jellemzett. Sándor maga is szenvedélyesen perzsaellenes volt, és Arisztotelész biztosította számára a szellemi igazolást sorsszerű és örökölt küldetéséhez. Arisztotelész úgy vélte, hogy a rabszolgaság természetes intézmény, és hogy a barbárokat természetüknél fogva rabszolgának szánták. Ezért arra biztatta Sándor, hogy a görögök számára vezető legyen, a barbárok számára pedig despota, az előbbieket barátként, az utóbbiakat pedig vadállatként kezelve.
Aristotelész úgy látta, hogy a barbárok csak az érzékeiken keresztül és azokért élnek, és képtelenek a hedonizmus fölé emelkedni. Sándor a hősi példakép követésére irányuló vágyában természetesen nagy jelentőséget tulajdonított a becsületnek, és ezzel együtt az önuralom és az önmegtagadás erényeinek, ezért saját életében takarékosan étkezett, bőkezűen adakozott, miközben keveset tartott meg magának, és óvatosan viszonyult a nemi élethez.E tekintetben Arisztotelész befolyása valószínűleg alapvető fontosságú volt, mert olyan útra terelte Alexandert, amely nagyban eltért az apja által kijelölt bizonytalanabb modelltől.
Alexander három évig tanult a nagy filozófusnál. Közben apja csapatokat mozgósított, hogy meglátogassa a nem engedelmes szövetségeseket Perinthoszban és Bizáncban. Kr. e. 340-ben Fülöp magához hívatta a tizenhat éves Alexandert, hogy térjen vissza, és Fülöp távollétében Macedónia régenseként és a királyi pecsét mestereként szolgáljon. Így Alexandrosz visszavonult az Akadémiáról, és megkezdte a valódi életben viselt felelősség leckéit.