امام خامنه‌ای از سال 1337 تا 1343 در حوزه علمیه قم به تحصیلات عالى در فقه و اصول و فلسفه، مشغول شدند و از محضر بزرگان چون مرحوم آیت الله العظمى بروجردى، امام خمینى، شیخ مرتضى حائرى یزدى وعلّامه طباطبائى استفاده کردند. در سال 1343، از مکاتباتى که رهبر انقلاب با پدرشان داشتند، متوجّه شدند که یک چشم پدر به علت «آب مروارید» نابینا شده است، بسیار غمگین شدند و بین ماندن در قم و ادامه تحصیل در حوزه عظیم آن و رفتن به مشهد و مواظبت از پدر در تردید ماندند. آیت الله خامنه‌ای به این نتیجـه رسیدند که به خاطر خدا از قــم به مشهد هجرت کنند واز پدرشان مواظبت نمایند. ایشان در این مـورد مى گویند:
«به مشهد رفتم و خداى متعال توفیقات زیادى به ما داد. به هر حال به دنبال کار و وظیفه خود رفتم. اگر بنده در زندگى توفیقى داشتم، اعتقادم این است که ناشى از همان بّرى «نیکى» است که به پدر، بلکه به پدر و مادر انجام داده ام». آیت الله خامنه‌ای بر سر این دو راهى، راه درست را انتخاب کردند. بعضى از اساتید و آشنایان افسوس مى خوردند که چرا ایشان به این زودى حوزه علمیه قم را ترک کردند، اگر مى ماندند در آینده چنین و چنان مى شدند!... امّا آینده نشان داد که انتخاب ایشان درست بوده و دست تقدیر الهى براى ایشان سر نوشتى دیگر و بهتر و والاتر از محاسبات آنان، رقم زده بود. آیا کسى تصّور مى کرد که در آن روز جوان عالم پراستعداد 25 ساله، که براى رضاى خداوند و خدمت به پدر و مادرش از قم به مشهد مى رفت، 25 سال بعد، به مقام والاى ولایت امر مسلمین خواهد رسید؟! ایشان در مشهد از ادامه درس دست برنداشتند و جز ایام تعطیل یا مبازره و زندان و مسافرت، به طور رسمى تحصیلات فقهى و اصول خود را تا سال 1347 در محضر اساتید بزرگ حوزه مشهد به ویژه آیت الله میلانى ادامه دادند. همچنین ازسال 1343 که در مشهد ماندگار شدند در کنار تحصیل و مراقبت از پدر پیر و بیمار، به تدریس کتب فقه و اصول و معارف دینى به طلّاب جوان و دانشجویان نیز مى پرداختند.