เมื่อยังทรงพระเยาว์ได้ทรงศึกษาอักขรสมัยไทย ในสำนักเจ้าจอมมารดาสัมฤทธิ์ผู้เป็นย่า เมื่อเข้าพิธีเกสากันต์แล้ว พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวได้โปรดเกล้า ฯ ให้ไปศึกษาที่โรงเรียน Raffles เมืองสิงคโปร์ เมื่อปี พ.ศ. ๒๔๑๔ เป็นเวลา ๙ เดือน แล้วจึงเสด็จกลับพระนคร ต่อมาพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดให้ตั้งโรงเรียนสอนภาษาอังกฤษสำหรับเจ้านายขึ้นแล้ว ก็ทรงเข้าศึกษาต่อที่นี่โดยไม่กลับไปสิงคโปร์อีก นอกจากนี้ยังทรงศึกษาอักษรขอมจากพระยาศรีสุนทรโวหาร (น้อย อาจารยางกูร) จนผนวชในปี พ.ศ. ๒๔๑๖

     พ.ศ. ๒๔๑๖ เมื่อพระชนมายุได้ ๑๔ พรรษา ผนวชเป็นสามเณร ณ วัดพระศรีรัตนศาสดาราม โดยมีพระเจ้าวรวงศ์เธอ กรมหมื่นบวรรังษีสุริยพันธุ์ เป็นพระอุปัชฌาย์ หม่อมเจ้าพระอรุณนิภาคุณากรเป็นพระกรรมวาจาจารย์ ผนวชแล้วประทับ ณ วัดราชบพิธสถิตมหาสีมาราม
     เมื่ออายุครบอุปสมบทในปี พ.ศ. ๒๔๒๒ ได้โปรดให้อุปสมบทที่วัดพระศรีรัตนศาสดาราม มีสมเด็จพระวันรัตน์ (ทับ พุทฺธสิริ) เป็นพระอุปัชฌาย์ พระสาสนโสภณที่พระธรรมวโรดม (สา ปุสฺสเทโว) วัดราชประดิษฐสถิตมหาสีมารามราชวรวิหาร เป็นพระกรรมวาจาจารย์ หม่อมเจ้าพระอรุณนิภาคุณากร เป็นพระบรรพชาจารย์ ได้รับพระนามฉายาว่า สิริวฑฺฒโน ผนวชแล้วกลับมาประทับที่วัดราชบพิธสถิตมหาสีมารามตามเดิม

     ขณะเป็นสามเณรได้ศึกษาภาษาบาลีกับพระครูบัณฑรธรรมสโมทาน (สด) ภาษาไทยกับพระยาโอวาทวรกิจ (แก่น) และภาษาสันสกฤตกับพราหมณ์ เมื่อผนวชเป็นพระภิกษุแล้วได้ศึกษาพระปริยัติธรรมกับสมเด็จพระสังฆราช (สา ปุสฺสเทโว) ขณะทรงสมณศักดิ์เป็นพระธรรมวโรดม ทรงเข้าสอบเปรียญ ๒ ครั้ง ครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. ๒๔๒๕ ได้เป็นเปรียญธรรม ๔ ประโยค
     ต่อมาในปี พ.ศ. ๒๔๓๐ ทรงเข้าแปลได้เพิ่มอีก ๑ ประโยค รวมเป็นเปรียญธรรม ๕ ประโยค พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวพระราชทานวัตถุจัตุปัจจัยมูลค่า ๒ ชั่งเป็นรางวัล

     พระองค์มีพระปรีชาสามารถทางพุทธศาสนาเป็นอย่างยิ่ง นับว่าเป็นปราชญ์ทางพระพุทธศาสนาที่สำคัญพระองค์หนึ่งของกรุงรัตนโกสินทร์ ทรงนิพนธ์ตำรา และหนังสือสำคัญทางพระพุทธศาสนาไว้มากมาย เช่น คัมภีร์อภิธานัปปทีปิกา หรือพจนานุกรมภาษาบาลีแปลเป็นไทย มหานิบาตชาดก นิทานต้นบัญญัติ สามเณรสิกขา เป็นต้น พระนิพนธ์เหล่านี้ ยังใช้เป็นคู่มือในการศึกษาภาษาบาลี และศึกษาพระพุทธศาสนาของภิกษุสามเณรมาจนถึงปัจจุบัน ทรงเป็นเจ้าคณะใหญ่คณะธรรมยุตสืบต่อจากสมเด็จพระสังฆราชพระองค์ก่อน และทรงเป็นกรรมการชุดแรกของมหามกุฏราชวิทยาลัย ซึ่งตั้งขึ้นเมื่อปี พ.ศ. ๒๔๓๖ สุดท้ายได้เป็นนายกกรรมการมหามกุฏราชวิทยาลัยตั้งแต่ปี พ.ศ. ๒๔๖๔ ตราบจนสิ้นพระชนม์

     ทรงเป็นองค์อุปถัมภ์โรงเรียนวัดราชบพิธ พระองค์ที่ ๒ ประทานคาถาภาษาบาลีเพื่อเป็นเครื่องเตือนใจบรรดาครูและนักเรียนว่า "วิริเยน ทุกขมจฺเจติ" แปลว่า "คนล่วงทุกข์เสียได้ด้วยความเพียร" และได้ประทานตรา "ชส" ซึ่งเป็นพระนามย่อของพระองค์ให้แก่โรงเรียน ซึ่งปัจจุบัน ได้เป็นสัญลักษณ์บนเข็ม ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาตอนปลายของโรงเรียนแห่งนี้