上了小學後的比爾·蓋茨，在同齡人中顯示出了超人的智力和與眾不同的性格。小蓋茨總是有不同於其他同學的想法和行為，他對打鬧嬉笑從來都不感興趣，隻是一個人坐在那裏，不是看書就是靜靜地思考。小蓋茨從來不受環境和他人輿論的影響，經常我行我素，這使得他曾經和學校的羅勃老師發生過摩擦。羅勃老師曾向蓋茨的母親抱怨說：“他在課堂上身體老是晃個不停，總是坐不住。課間休息的時候從來不和其他小朋友一起玩耍，隻是坐在自己的位置上看書……”
在上四年級的時候，蓋茨遇到了對管理聰明孩子有良好經驗的卡爾森老師。這位女教師善於針對不同學生運用不同的教育方法，她對蓋茨從來不進行批評或打壓，而是經常鼓勵他。她認為蓋茨智商很高，是個相當聰明的孩子，他之所以隻願意做自己喜歡做的事情，是因為他認為有些事情對他來說太簡單，所以才不感興趣。卡爾森獨特的教育方法使得比爾·蓋茨的才能得到了充分的展現和進一步的發展。與此同時，卡爾森老師也幫助蓋茨克服了自身的一些毛病。
蓋茨很喜歡在日記中隨時記錄下想法和感受，很小的年紀就常常像大人一樣思考。他在日記中寫道：“人的生命就像一場正在燃燒的‘火災’，一個人所能做的，就是從這場‘火災’中，竭盡全力搶救出點兒東西來。”他在這麽小的年紀就開始了對生命的思考，這在同一年齡段的孩子中是很少見的。
在上小學的時候，比爾·蓋茨就有遠大的抱負。他在四年級的時候曾經對一個小夥伴說：“與其做一株草地上的小草，不如做一棵高聳在禿丘上的橡樹。小草千篇一律，毫無個性，橡樹則高大挺拔，傲視天穹。”
在小蓋茨上四年級的時候，一次老師給他們布置了一篇關於人體特殊作用的作文，要求寫四到五頁的篇幅。結果小蓋茨回家後翻閱了大量的相關書籍，一口氣竟然寫了三十多頁。他在寫這篇作文時發現很少有人介紹眉毛的作用，為了知道眉毛的具體作用，小蓋茨偷偷用父親的剃須刀把自己的眉毛剃掉。第二天他就這樣禿著眉毛來到了教室，同學們竊笑不已，但是他並不在乎。經過親身的體驗，他終於知道了眉毛的作用原來是用來阻擋額頭上的汗水，不讓它直接流到眼睛裏去。就這樣蓋茨非常出色地完成了這次有關人體特殊作用的作業。還有一次，學校老師讓同學們寫一篇不超過二十頁的故事，而比爾·蓋茨卻洋洋灑灑寫出了一百多頁，讓老師和同學都大吃一驚。他的小學同學曾經回憶說：“在學校時，比爾·蓋茨總是充滿了自信和強烈的好勝心，不管做什麽事，總喜歡一鳴驚人，人們都覺得他將來可能會獲得諾貝爾獎。”