Từ nhỏ, vốn thông minh ham học, nhưng vì ông sinh ra trong một gia đình nhà Nho nghèo, mẹ mất sớm phải đến ở với bà nội, nên đi học muộn.

 

Năm Giáp Thìn (1844), ông đỗ tú tài lúc 18 tuổi, nhưng rồi lận đận mãi đến năm 42 tuổi, ông mới đỗ Cử nhân khoa Đinh Mão (1867), và bốn năm sau, ông mới đỗ Tiến sĩ khoa Tân Mùi (1871) cùng khoa với Nguyễn Khuyến và Phó bảng Lê Doãn Nhã, người bạn đồng hương sau này cộng tác đắc lực với ông trong cuộc khởi nghĩa

Một bài thơ tỏ chí của cụ : 

THUẬT HOÀI ( Tỏ Lòng Mình ) 

Báo ơn nước, lòng kẻ làm tôi không dám thiếu sót,

Bực nỗi việc người thường hay trái ngược lòng mình.

Vào thi Đình có đối sách được nhà vua lựa chọn,

Giữ cõi ngoài không tài cán, phụ lòng chúa biết đến.

Một lần bỏ kinh đô ra đi, dâng sớ quá chậm,

Tới Tân Sở lần thứ hai, dâng thư cũng trễ rồi.

Thân này vinh hay nhục không đáng kể,

Lòng son ghét giặc dù chết cũng không suy.