在我軍將領之中，劉伯承學習刻苦是出了名的。劉伯承對學習有過這樣的見解：「學習，一定不要趕浪頭，趕時髦。要考慮自己的條件，從實際出發，循序漸進，扎紮實實。學一門就要努力學到手，就要力求精通，否則就永遠是個半瓶子醋。」早在1926年，劉伯承便在國民黨四川省左派大會上發表了第一篇自己的軍事論著。1928年，他留學蘇聯，先後就讀於莫斯科高級步兵學校和伏龍芝軍事學院。1930年夏以優異的成績畢業於伏龍芝軍事學院。進蘇聯紅軍高級步校時他已經36歲了。到了這個年紀再學外文是相當困難的。但他從字母和發音開始，用了兩年多的時間竟然攻克了外語關，並獲得了俄文和各科成績優秀的佳績。畢業時他已經能夠準確地翻譯俄國的軍事理論著作。
劉伯承不僅是一位好的學生，更是一位好的教師，為我黨我軍發現、培養了大批軍事人才。早在1932年，他就在中央蘇區任中國工農紅軍學校校長兼政治委員；長徵途中，他在任中央紅軍總參謀長期間，先後擔任過紅二方面軍和四方面軍的紅大校長；到陝北後，在繁忙的戰爭指揮中，他兼任中央紅軍大學副校長。其間，他主持編寫和翻譯了大量軍事著作，不但為紅軍培養了大批指揮人才，而且編寫了紅軍最初使用的條令和教程，《現在遊擊隊要解答的問題》、《到敵人後方開展遊擊戰爭的幾個教訓》等軍事著作。解放戰爭中，劉伯承率領大軍轉戰南北，在擔任第二野戰軍司令員的同時兼任二野軍政大學校長兼政委。在指揮戰爭之餘，他還親自任教，以一個教官的身份出現在學員面前。全國解放以後，劉伯承便辭去軍政職務，創辦了中國人民解放軍軍事學院，他擔任第一任院長，後任院長兼政委。
很多上過劉伯承課的我軍將領都認為，劉伯承授課的一大特點，就是善於用淺顯易懂的語言，以風趣、幽默的方式，不知不覺地將深奧的理論灌輸到學生的頭腦之中。
1931年12月，劉伯承擔任中國工農紅軍軍事政治學校校長的時候，他第一次講述射擊學。在講彈道學的一課時，他問學員們：「子彈出了槍口後是直的還是彎的？」雖然這個問題事先已經學習過，一些學員正確地說是直的，但還是有很多人說成彎的。這是因為很多同志文化水平不高，無法從理論上理解，依然直觀上判斷彈道是直的。劉伯承聽後就在黑板上畫了個簡圖，也沒講什麼道理，只是說：「大家都看到過小孩子挺著肚子小便吧？彈道和小孩小便相似。你們說是直的還是彎的？」說得大家哄堂大笑，但事後再沒有人懷疑彈道是彎的了。
在抗日戰爭時期，劉伯承不僅及時總結眾多的戰役戰鬥經驗，而且撰寫了《遊擊戰與運動戰》、《目前的戰術考察》等軍事著作，把軍事實踐上升到理論高度，又善於創造性地用理論指導軍事實踐，真正做到了理論與實際相結合。劉伯承非常重視輪訓工作。為了向大家闡明總結經驗的重要性，劉伯承曾對參加輪訓的學員打了個比喻說：「經驗好比銅錢，我們的一雙手最多只能拿三幾十枚，假若我們有了足夠的文化知識，就好比有了錢串子，一下子就可以成百上千地把錢串起來，沒有錢，或者僅僅有不多的一點錢是不行的。空道理是解決不了問題的，光有錢串子，一文不名也是不行的。」劉伯承還根據輪訓隊的學員在學習中總結出的實戰經驗，綜合整理並親自執筆寫成了一部軍事著作《一二九師抗戰二周年戰術報告》。劉伯承告訴學員們：「《戰術報告》都是大家自己親歷的戰例，學習起來容易消化。我們有豐富的實戰經驗，可是戰術素養十分差，學習的目的就是要把經驗加以條理化，上升到理論。」
劉伯承始終認為，要建設一支現代化的軍隊，最難的是幹部的培養，而培養幹部最難的又是高級幹部的培養。1951年，南京軍事學院開學後，學員來自全軍各個部隊，有著豐富的作戰經驗。但是不少人不習慣兵種協同作戰。劉伯承針對我軍現代化正規化建設的需要和學員思想狀況，生動地提出了「學會彈鋼琴」的口號。他對學員們說：我們已經進入機器時代，部隊機械化程度天天在提高，指揮戰鬥如同使用機器，一顆螺絲釘出了毛病，就會影響全體。為此劉伯承還打過這樣一個比方：「我們四川過去兩個人抬轎子，在垂楊柳下過，前面必須招呼『照高』，後面則答『彎腰』。這就是前後兩人取得一致協同動作的簡單章程。兩人如此，大軍更應如此。」