González Palencia alternó estos estudios con otros en el Seminario menor de Cuenca, donde profundizó en latín, filosofía y teología de 1897 a 1909; allí coincidió con otro futuro erudito, Luis Astrana Marín.

Tras la muerte de su padre tuvo que dejar para siempre la vocación sacerdotal y trasladarse a Madrid con su madre y su hermana para trabajar como pasante en un colegio madrileño, labor que compaginó con los estudios de filosofía y letras, en los que se licencia en 1910.

Logró traslado al Archivo Histórico Nacional en 1913 y se doctoró en Filosofía y letras en 1915, con una edición y traducción de la Lógica de Abusalt de Denia.

Fue discípulo de los arabistas Julián Ribera y Miguel Asín Palacios.

Este último profundizó sus estudios en la materia junto con González Palencia y el también arabista Maximiliano Agustín Alarcón, con fines de provecho mutuo.