马建忠从小學曉中國傳統經史，五歲就諗考科舉。1853年（咸丰三年），太平军攻入南京，马家遂搬去上海躲避战乱。马建忠与四哥就讀中西学并重的天主教耶穌會徐匯公學（College of St. Ignace），学习法文和拉丁文等课程，同时准备科举，后与其四哥同为该校首届毕业生[1]。受1854年至1860年第二次鴉片戰爭的影响，他“决然舍其所学，而学所谓洋务者”[2]，进入耶穌會初學院做修士，继续學习拉丁文、法文、英文和希臘文等。经过十余年的刻苦努力，成了一位“善古文辞，尤精欧文，英、法现行文字以至希腊、拉丁古文，无不兼通”[3]的学贯中西的新式人才。
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1870年（同治九年），经二哥馬建勛引荐，他也成为李鴻章的幕僚，随办洋务。因为熟悉西洋文化和语言，他受到李鴻章的赏识。1876年（光绪二年），他以郎中资格被李鴻章派往法國学习国际法，同时兼任中國駐法公使郭嵩燾的翻譯。1877年（光绪三年），他通过了巴黎考試院的文科和理科考試，成为第一个取得法国高中会考毕业证书（fr:Baccalauréat）的中国人。1879年（光绪五年），他取得巴黎自由政治学堂（fr:École libre des sciences politiques，巴黎政治大学前身）法学学位（fr:licence de droit）。
