刘秀到了京城后便投书国师公刘歆，顺利地进了太学。太学生的来历很简单，要么是朝臣的子弟，要么是由郡县荐来的官宦子弟。在太学里读几年书，出去便可以做官。凡天下的经书都汇集于太学，太学不仅经典极多，而且课业也五花八门，每一门都有名师主讲，什么《诗》、《书》、《礼》、《乐》，什么天文图谶等，其中尤以董仲舒所著的《春秋繁露》最受欢迎，称为显学。
刘秀拜中大夫许子威为师，习学《尚书》，又结识了邓禹、严光等人。邓禹，字仲华，与刘秀二姐夫邓晨同是新野邓家。由于刘秀一直和邓晨很谈得来，临行前他便去新野话别，因此结识了邓禹。邓禹年龄比刘秀小半旬，却能诵诗书，谈论独有新意。他审视刘秀，认为刘秀不是池中物，早晚会有所作为，所以邓禹便倾心和刘秀结交。
一天午后，刘秀、邓禹、强华、严光四人相伴，遍观京都长安。高祖创业，定都长安，经过惠、文、景、武、昭、宣、元、成等八帝的修建，规模巨大，建筑宏伟。仅就长安街而言，本已十分宽阔，可以同时跑马、跑车。王莽为了表示功劳高过汉朝诸位皇帝，依照《周礼》，改始建国年号为天凤，重新修治长安街，使得长安街更加宽阔，中间是新朝皇帝出行的御道，两旁种着四季常青的树木，长得繁茂挺拔。四人沿着林荫路走着看着，忽被执戈的卫士驱逐到一侧。回头看时，只见执金吾端坐马上，由羽林郎簇拥着，威风凛凛地巡视着京师的社会治安。刘秀看到执金吾的威风，心里不禁大为感慨。他想起家乡新野的阴丽华美丽贤淑，艳名远播，且又出身显赫（南阳阴氏是春秋时齐国一代名相管仲的后人，是南阳首屈一指的豪门大族）。刘秀一直觉得男人就该娶这样的女子为妻。今天又看到执金吾的出行盛况，他不禁豪情顿起，立下心愿：“仕宦当作执金吾，娶妻当得阴丽华。”
刘秀知道自己虽出身汉朝宗室，原本也算是望族，但到他这一辈，早就衰败了。像阴家这样的大户，哪里肯把女儿嫁给他这个连马都买不起的穷小子。但是刘秀执著地想，等自己有了和阴氏相等的名望身份，就有希望娶到阴丽华了。
刘秀在长安不像刘縯那样做事仅凭一腔热血。他觉得自己现在最需要做的，一是学习，二是交友。没有一个好的交际圈子，做什么都会非常吃力。在长安期间，刘秀利用“朝请”的机会，经常拜访来京朝拜的地方宗室、各地高官以及社会贤达，扩大自己的影响。所谓朝请，这是汉朝宗室朝拜制度，诸侯每三年一朝，每五年一请。
