Традиции семейства Дойл диктовали следовать артистической карьере, но всё же Артур решил заняться медициной. Это решение было принято под влиянием доктора Брайена Чарльза, степенного, молодого квартиранта, которого мать Артура взяла, чтобы сводить концы с концами. Доктор Валлер получил образование в Университете Эдинбурга, и поэтому Артур решил учиться там же. В октябре 1876 года Артур становится студентом медицинского университета, перед этим столкнувшись ещё с одной проблемой — не получением заслуженной им стипендии, которая так была нужна ему и его семье. Учась, Артур встречался со многими будущими известными авторами, такими как, Джеймс Барри и Роберт Луи Стивенсон, которые также посещали университет. Но наибольшее влияние на него оказал один из его преподавателей доктор Джозеф Белл, который был мастером наблюдательности, логики, выводов и обнаружения ошибок. В будущем он послужил прототипом Шерлока Холмса.
Учась, Дойл старался помочь своей семье, которая состояла из семи детей: Аннет, Констанции, Каролины, Иды, Иннеса и Артура, который и зарабатывал деньги в свободное от учёбы время, которое выкраивал путём ускоренного изучения дисциплин. Он работал и аптекарем, и помощником различных докторов… В частности, в начале лета 1878 года Артур нанимается учеником и фармацевтом к доктору из беднейшего квартала Шеффилда. Но уже через три недели доктор Ричадсон, так его звали, расстаётся с ним. Артур не оставляет попыток подзаработать пока имеется возможность, идут летние каникулы, и через некоторое время попадает к доктору Эллиоту Хору из деревни Рейтон из Шроншира. Эта попытка оказалась более успешная, в этот раз он проработал 4 месяца до октября 1878 года, когда необходимо было приступать к занятиям. Этот доктор хорошо отнёсся к Артуру, и поэтому следующее лето он вновь провёл у него, работая ассистентом.
Дойл много читает и спустя два года после начала образования решает попробовать себя в литературе. Весной 1879 года он пишет маленький рассказ «The Mystery of Sasassa Valley» («Тайна Сасасской долины»), который публикуется в Chamber’s Journal в сентябре 1879 года. Рассказ выходит сильно порезанным, что огорчает Артура, но полученные за него 3 гинеи вдохновляют его писать дальше. Он отсылает ещё несколько рассказов. Но удаётся опубликовать только «The American’s Tale» в журнале London Society. И всё же он понимает, что так он тоже может зарабатывать деньги. Здоровье его отца ухудшается, и его помещают в психиатрическую лечебницу. Таким образом, Дойл становится единственным кормильцем своей семьи.