片山さつき氏の並外れた頭脳は、幼少期からすでに周囲の注目を集めていました。数学者の父と語学に堪能な母というアカデミックな家庭環境に育ち、幼い頃から膨大な読書量を誇っていたことは有名なエピソードです。一度読んだ本の内容や数字を瞬時に記憶する能力は、当時から際立っていました。
進学先となったのは、国内最難関の国立共学校として知られる筑波大学附属中学校・高等学校(当時の東京教育大学附属)。高校の偏差値は78前後と全国トップレベルを誇る超進学校です。同校には全国から秀才が集まりますが、その中でも片山氏の成績は常にトップクラスに位置していました。
高校卒業後は、日本の文系最難関である東京大学法学部(文科一類)へ現役合格を果たします。受験界でも「文句のつけようがない王道のエリートコース」を歩み、その圧倒的な学力は学生時代から広く知れ渡っていました。