康熙身上有著三種血統、三種文化和三種品格。他的父親是滿洲人，祖母是蒙古人，母親是漢族人。他深受祖母的教誨，又向蘇麻喇姑（蘇墨爾，孝莊隨嫁貼身侍女）學習蒙古語，向滿洲師傅學習騎射，跟漢族師傅接受儒家教育。康熙的勇武與奮進，受到了滿洲文化的影響；高遠與大度，得益于蒙古文化的熏陶；仁愛與韜略，來自漢族儒學的營養；後來，他的開放與求新，則是受了耶穌會士西方文化的熏染。康熙帝吸收了中華多民族的、西方多國家的，悠久而又新進、博大而又深厚的文化營養，具有當時最高的文化素質。這為他展現帝王才氣，實現宏圖大業，奠定了基礎。
康熙是中國曆史上少有的嗜書好學的帝王。他5歲入書房讀書，晝夜苦讀，不論寒暑，甚至廢寢忘食。又喜好書法，“每日寫千余字，從無間斷”。他讀“四書”——《大學》、《中庸》、《論語》、《孟子》，“必使字字成誦，從來不肯自欺”。後來他要求皇子讀書，讀滿百遍，還要背誦，這是他早年讀書經驗的傳承。
康熙繼位後，學習更加勤奮，甚至過勞咯血。他讀書不是為消遣，而是為“體會古帝王孜孜求治之意”，以治國、平天下。他在出巡途中，深夜乘舟，或居行宮，談《周易》，看《尚書》，讀《左傳》，誦《詩經》，賦詩著文，習以為常。直到花甲之年，仍手不釋卷。
康熙帝重視史籍，下令編纂《清文鑒》(滿文字書)、《康熙字典》、《古今圖書集成》、《全唐詩》、《皇輿全覽圖》等，開一代整理與雕印文化典籍之風。他還有《禦制文集》（三集）、《禦制詩集》、《幾暇格物編》等傳世，留下1147首詩詞。
康熙皇帝對醫學很有興趣，也很有研究。他說自己“年力盛時，能挽十五力弓，發十三把箭”，可見他體格強健、長于弓馬。他也得過幾場大病，使他很早留心醫藥學。康熙40歲那年得了瘧疾，中醫藥未能治愈，耶穌會士洪若翰、劉應進金雞納霜（奎甯）。康熙服用後，很靈驗，病好了。他召見洪若翰、劉應等，在西安門內賞賜房屋，後這里成為天主教北堂。曹寅得了瘧疾，康熙賜金雞納霜治好了他的病。此後，康熙便對西藥發生興趣，命在京城內煉制西藥，還在宮中設立實驗室，試制藥品，親自臨觀。他提倡種痘以防天花。關外的游牧族群，特別怕患上天花。順治因患天花而死，康熙也出過天花，臉上留下麻子。清朝在塞外建避暑山莊、木蘭圍場，原因之一是蒙古貴族可以不入京朝覲，減少出天花的機會。他破除因循，推廣種痘，命先給自己子女及宮中女子種痘，還給蒙古49旗及喀爾喀蒙古部民種痘，這就使千萬人因種痘而免去患天花死亡或不死而留下麻子的悲劇。
康熙帝命耶穌會士巴多明將西洋《人體解剖學》書籍翻譯成滿文、漢文。他曾命將一只冬眠的熊進行解剖，並親自參加。
康熙又喜愛、研習自然科學。他學習和研究自然科學的一個動因，是曾經因為不懂自然科學而在處理政事時遇到困難。欽天監楊光先狀告湯若望，朝廷會議展開了一場關于天算曆法的大爭論。當時，康熙命各位大臣在午門前觀測日影，但在九卿中沒有一個懂得天文曆法的，康熙自己也不懂。他想：自己不懂，怎麼能判斷是非呢？因此發憤學習。
康熙二十七年（1688年）十一月二十八日，白晉、張誠等6位法國科學家在乾清宮受到康熙帝的召見，他們獻上了從法國帶來的30件科技儀器和書籍作見面禮。這些非同尋常的禮品，令康熙帝“天顏喜悅”，當即決定讓他們入宮，擔任自己的科學顧問。從此開始了外國科學家在清朝宮廷從事科學活動長達數十年的局面。
白晉等人入宮後，與康熙相處很融洽，工作也很順利。他們對康熙熱衷科學的態度給予了高度評價，曾把他們的見聞寫在給路易十四（1643～1715年）的報告中。1698年巴黎出版的白晉著《中國皇帝康熙傳》中有過如下記述：
康熙帶著極大的興趣學習西方科學，每天都要花幾個小時同我們在一起，白天和晚上還要用更多的時間自學。他不喜歡嬌生慣養和游手好閑，常常是起早貪黑。盡管我們謹慎地早早就來到宮中，但他還是經常在我們到達之前就准備好了，他急于向我們請教一些他已經做過的一些習題，或者是向我們提出一些新的問題……
有時他親自用幾何方法測量距離，山的高度和池塘的寬度。他自己定位，調整各種儀器，精確地計算。然後他再讓別人測量距離。當他看到他計算的結果和別人測量的數據相符合，他就十分高興。
對從法國帶來的科技儀器，白晉說康熙“最喜歡的是用于觀察天體的雙筒望遠鏡、兩座掛鍾、水平儀，這種儀器精確度很高，他讓把這些儀器擺放在自己的房間里”。他“把著直尺和圓規愛不釋手”。
在法國巴黎凡爾賽宮2003年曾舉辦了“康熙大帝展”，展出故宮珍藏的康熙年間西洋科學儀器，至今仍運轉自如，光彩耀人。這些展品主要有：（1）手搖計算機。世界上第一台手搖計算機是法國科學家巴斯如于1642年制造的，通過里面的齒輪進位進行計算。故宮博物院收藏10台手搖計算機，都是康熙年間制作，能進行加減乘除運算。（2）銅鍍金比例規。原是伽利略發明的計算工具，可以進行乘、除、開平方等各種計算。康熙的比例規增加平分、正弦等不同的計算。（3）康熙角尺：尺上鐫刻有“康熙禦制”四個字。（4）平面和立體幾何模型，全部由楠木精制，是清宮造辦處為康熙學習幾何學所制作的教具。（5）繪圖儀。質地有銀、木、漆、鯊魚皮等，每套6至20余件不等。盒內裝有比例規、半圓儀、分厘尺、假數尺、兩腳規、鴨嘴筆等。為適用野外作業，有的還配有刀子、剪子、鉛筆、火鐮、放大鏡、黑板、畫棒等。這類儀器是康熙時期清宮造辦處仿照西洋繪圖儀器制作的，用于野外繪圖。（6）禦制簡平地平合璧儀：它是集簡平儀、地平儀、羅盤、象限儀、矩度為一儀的多功能測量儀器，攜帶方便，具有適合野外作業的特點。它共分六層，由清宮內務府造辦處制造。