
Es trasllada a Barcelona el 1870 per estudiar arquitectura a l'Escola de la Llotja i l'Escola Provincial d'Arquitectura de Barcelona, que després d'uns anys d'estudis previs cursà entre el 1873 i 1878, alhora que treballava en diverses feines: de calderer,[11] o en diferents estudis d'arquitectes o de mestres d'obres. A finals de 1873 o principis de 1874, durant la seva formació, ja havia fet el seu primer projecte, el pla general per la Cooperativa Obrera Mataronense, la que seria la primera cooperativa obrera de tot l'estat, a través del reusenc Salvador Pagès i Inglada, cooperativa per la que també n'elabora la bandera.Treballa com delineant per Josep Fontserè i Mestre, durant els anys 1873 al 1878, al projecte del parc de la Ciutadella on a la Cascada monumental les parts en les quals va intervenir Gaudí van ser principalment a la gruta i l'aquari, a la reixa que circumda el parc i mercat del Born. Com delineant de l'arquitecte Francesc de Paula del Villar i Carmona, treballa a l'absis i cambril de la Mare de Déu de Montserrat al monestir benedictí, l'any 1876. Els treballs que realitza també per aquesta època com delineant per Leandre Serrallach i Mas, són un altar per Masnou, la casa Grabulosa i la vil-l'Arcàdia a Montjuïc.
El 1876 moren tant la seva mare com el seu germà Francesc, i tres anys més tard la seva germana Rosa, i Gaudí ha de fer-se càrrec de la Rosa Egea, la filla disminuïda psíquica de la seva germana Rosa.
Durant la seva època d'estudiant va realitzar dibuixos d'uns projectes on s'aprecien els seus dots perfeccionistes, demostrant la seva capacitat per al dibuix i l'aquarel•la.