1962年，黄学东出生于「霸蛮之地」湖南，没有上过高中。1977年，中国恢复高考，次年9月，十六岁的黄学东凭借优异的成绩考上了湖南大学师资班，就读于电子工程专业，是班上最小的学生。
从湖南大学毕业后，1982年，黄学东考到清华大学计算机系读硕士，师从中国人工智能先驱常迥与方棣棠，首次接触人工智能研究。硕士毕业后，黄学东留校读博，1987年又通过清华与英国爱丁堡大学联合培养的博士项目赴英深造，是最早走出国门的人工智能学子之一。
在爱丁堡，黄学东开阔了国际研究视野。1989年博士毕业后，黄学东没有选择回国，而是去了美国卡内基梅隆大学（CMU）当博士后。彼时，CMU 的人工智能研究（尤其是语音与语言方向）在全球排名前三，但华人求学者寥寥无几，黄学东与他的博士后导师、后来同为计算机大牛的李开复是少数任职的华人周一。1990年，李开复选择去工业界，加入了苹果公司，黄学东便从博士后转为教职，留在了 CMU 任教。
彼时人工智能的研究方兴未艾。在 CMU 的短短三年内，黄学东就取得了人工智能语音研究方向的多项成果，如 DARPA 语音智能系统测试的冠军。DARPA测试一直以来被誉为「美军颠覆性技术研究的风向标」，黄学东也凭借这项成果在 AI 领域一炮而红，受到了诸如微软等大厂的密切关注。
