Mengenyam pendidikan di Fakultas Tarbiyah IAIN Jakarta pada tahun 1982, Azyumardi lantas meneruskan pendidikan di Departemen Bahasa dan Budaya Timur Tengah, Columbia University tahun 1998 hingga meraih gelar Master of Art (MA).
Dia juga mendapat gelar Master of Philosophy (MPhil) pada Departemen Sejarah, Columbia University tahun 1990. Suami dari Ipah Farihah ini juga menggenggam titel Doctor of Philosophy Degree tahun 1992, dengan disertasi berjudul The Transmission of Islamic Reformism to Indonesia : Network of Middle Eastern and Malay-Indonesian ‘Ulama ini the Seventeenth and Eighteenth Centuries.
Prof Azra juga tercatat sebagai orang Asia Tenggara pertama yang diangkat sebagai Professor Fellow di Universitas Melbourne, Australia (2004-2009), dan anggota Dewan Penyantun (Board of Trustees) International Islamic University Islamabad Pakistan (2004-2009).
Pada 2010, ia menerima gelar kehormatan dari Kerajaan Inggris, yakni Commander of the Order of British Empire.
Dengan gelar kehormatan itu, Azra telah diakui sebagai anggota keluarga bangsawan Inggris. Azra berhak memakai gelar 'Sir' di depan namanya hingga bebas keluar-masuk Inggris tanpa visa. Artinya, Azra 'dinobatkan' sebagai individu pemegang gelar 'Sir' pertama di Indonesia.