وى در مشهد تحصيلات فقه و اصول خود را تا سال ١٣٤٧ در محضراستادان بزرگ حوزه مشهد به‌ويژه آيت‌الله ميلانى ادامه داد و سپس دركنارتحصيل و مراقبت از پدر پير و بيمار، به تدريس كتب فقه و اصول و معارفدينى پرداخت.

آيت‌الله خامنه‌اى به گفته خويش، «از شاگردان فقهى، اصولى، سياسى وانقلابى امام‌خمينى (قدس سره) است.» اما نخستين جرقه‌هاى سياسى و مبارزاتى ايشان رامجاهد بزرگ، سيد مجتبى نوّاب‌صفوى در ذهن ايشانزدهاست. هنگامى كه نوّاب‌صفوى با برخياز فداييان اسلام در سال ١٣٣١ ش به مشهد آمد و در مدرسه سليمان‌خان در موضوع احياى اسلام وحاكميت احكام الهيو فريب و نيرنگ شاه سخنرانى بيدار كننده‌اى ايراد كرد، آيت‌الله خامنه‌اى آن روز از طلاب جوان مدرسه سليمان‌خان بود و به‌شدت تحت‌تأثير سخنان آتشين نوّاب قرار گرفت. ايشان مى‌گويد:

همان وقت جرقه‌هاى انگيزشانقلاب اسلامى به وسيله نوّاب‌صفوى در من به وجود آمد و هيچ شكى ندارم كه اولينآتش را مرحوم نوّاب در دل ما روشن كرد.

رهبر معظم انقلاب از سال ١٣٤١ ش كه در قم حضورداشتند و حركتانقلابى واعتراض‌آميز امام‌خمينى (قدس سره) عليه سياست‌هاى ضداسلامى محمدرضاشاه آغاز گرديد، وارد ميدان مبارزات سياسى شد و شانزده سال با وجود فرازو فرودهاى بسيار، شكنجه‌ها، تبعيدها و زندان‌ها مبارزه كرد و در اين مسيرازهيچ خطرى نهراسيد. نخستين بار در محرم سال ١٣٤٢ از سوى امام (قدس سره) مأموريت يافت پيام ايشان را درخصوص چگونگى برنامه‌هاى تبليغاتى روحانيان در ماه محرم- و افشاگرى عليه سياست‌هاى آمريكايى شاه و اوضاع ايران و حوادثقم- به آيت‌الله ميلانى و علماى خراسان برساند. وى اين مأموريت را انجام داد و خود نيزبراى تبليغ عازم شهر بيرجند شد و در راستاى پيام امام‌خمينى در آنجا به تبليغ و افشاگريعليه رژيم پهلوى و آمريكاپرداخت. درپى آن، او در نهم محرم ١٣٤٢ دستگير ويك شب بازداشت شد و فرداى آن روز به شرط آنكه منبر نرود و تحت نظر باشد، آزاد گرديد. با پيش آمدن حادثه خونين ١٥ خرداد ديگربار ايشان را از بيرجند به مشهد آوردند و ده روز در آنجا با سخت‌ترين شكنجه‌ها به زندان افكندند.