Johanna Klein-Selig besuchte die vier unteren Klassen der Elementarschule in Dortmund. Anschließend absolvierte sie am selben Ort die 7-klassige höhere Töchterschule. Danach verbrachte sie fünf Jahre im Hause ihrer Eltern und begann im Jahre 1906 mit der Vorbereitung für das Abitur. 1908 erhielt sie am Realgymnasium in Dortmund das Reifezeugnis. Nach einem Ortswechsel nach Heidelberg begann sie ab Mai 1908 an der dortigen Universität zu studieren. Nach fünf Semestern, im Sommer-Semester 1910, bestand sie dort das Physikum. Von Oktober 1910 bis August 1911 studierte sie in Bonn und wechselte anschließend nach Würzburg über, um dort von Oktober 1911 bis Februar 1913 den Rest ihres Studiums zu absolvieren. Am 16. April 1913 bestand Johanna Klein-Selig in Würzburg das Staatsexamen.