تلقى أسعد طلس تعليمه الأولي في المدرسة الخسروية في حلب لكنهُ لم يُكمل دراسته الثانوية هناك، فقد أرسله والدهُ الشيخ عبد الوهاب للدراسة في جامعة الأزهر، لكن الشاب توسّط فور وصولهِ إلى القاهرة لدى صديق والدهِ المنفيّ هناك الزعيم الوطني السوري عبد الرحمن الشهبندر، لإقناع والدهِ بدخول كلية الآداب في جامعة القاهرة بدلاً عن جامعة الأزهر، وهو الأمر الذي تحقق.

كان عام 1935 عاماً فاصلاً في حياة أسعد طلس الشخصية والمهنية على حدٍ سواء، ففي نفس العام الذي منحته جامعة القاهرة (في 9 حزيران/ يونيو) درجة الليسانس في الآداب فُجع بوفاة والدهِ الشيخ عبد الوهاب في حلب، ممّا اضطره للعودة سريعاً إلى سوريا لرعاية أسرتهِ فتمّ تعيينه في 2 تشرين الأول/ أكتوبر أستاذاً لمادة اللغة العربية في المدرسة التجارية بدمشق.

في تشرين الأول/ أكتوبر 1936 نقل إلى حلب ليعمل أستاذاً لمادة اللغة العربية في مدرسة التجهيز بحلب. في عام 1938 نشر أسعد طلس مع اثنين من زملائه المدرّسين هما عمر يحيى ولطفي الصقال كتاباً لدارسي اللغة العربية بعنوان (تسهيل الإملاء بالطريقة الاستنباطية) كان أول مؤلفاته التربوية المطبوعة.

في 3 حزيران/ يونيو 1938 منحت كلية الآداب في جامعة القاهرة أسعد طلس شهادة الماجستير عن بحثهِ عن (يوسف بن عبد الهادي) بتزكية خاصة من المفكر أحمد أمين، ثم شهادة الدكتوراه عن كتابهِ (سر صناعة الإعراب لابن جنّي) بإشراف الاستاذين طه حسين وإبراهيم مصطفى.

في الأول من تشرين الثاني/ نوفمبر 1938 تمّ إيفاده إلى فرنسا للحصول على شهادة الدكتوراه من جامعة السوربون في باريس وهو في السادسة والعشرين من العمر. بدأ أسعد طلس دراسته في كلية الآداب هناك بإشراف المستشرق ريجيس بلانشير، لكن الاندلاع المباغت للحرب العالمية الثانية في 3 أيلول/ سبتمبر 1939 قلب الأوضاع في فرنسا رأساً على عقب فاضطرت جامعة السوربون لإغلاق أبوابها ممّا أجبره على الانتقال إلى جامعة بوردو حيث أنهى دراسته العليا وحصل على شهادة الدكتوراه بدرجة مشرّف جداً في 20 كانون الأول/ ديسمبر 1939 ونشر قبل مغادرته فرنسا كتابه الوحيد باللغة الفرنسية عن المدرسة النظامية بعنوان: La Madrasa Nizamiyya et Son Histoire الذي نشرته دار Librairie Orientale Paul Geuthner.