Từ hồi 3 - 4 tuổi, chưa biết chữ, Ý đã có một năng khiếu rất lạ. Hễ chị gái hay ai đó đọc hoặc kể một câu chuyện sơ qua một lần là Ý nhớ lại như in, kể lại vanh vách. Lúc học mẫu giáo, bố mẹ bận buôn bán, thường đi đón Ý về muộn. Những lần như vậy Ý ngồi trước cổng trường cầm sách "đọc", nhưng thực ra không biết chữ gì.
Tại Việt Nam, năm học lớp 1 và lớp 2, Ý học ở trường Tiểu học Phù Đổng (một trong những trường có chất lượng vào bậc nhất tại Đà Nẵng). Năm lớp 1 em đạt kết quả xuất sắc, lớp 2 là học sinh giỏi.
Gia đình Ý có người thân ở Mỹ nên quyết định cho hai chị em sang Mỹ học. Lúc mới sang, bạn mới, thầy cô mới và cách học mới, lại chưa biết tiếng Anh khiến Ý gặp không ít khó khăn. Ý quyết tâm học tiếng Anh. Nhờ có chị gái và các cậu dì, Ý tiến bộ rất nhanh. Chỉ ba tháng đầu là hiểu, biết cơ bản về tiếng Anh. Một năm sau thì em vượt qua các bạn đồng lứa, người bản địa về giao tiếp và phân tích ngữ pháp.
Sang Mỹ từ năm 2004, lúc đầu em phải học lại lớp 2 ở quận Cam, California, sang lớp 3 học ở trường Highland (Florida) rồi sau đó chuyển qua trường Liede Ementary. Nhờ vậy, Ý học được nhiều cách phát âm và đọc, học lưu loát hơn. Ở Mỹ, học chỉ năm môn: toán, khoa học, lịch sử, đọc và văn phạm.
Kết quả cuối lớp 5, Ý học giỏi tất cả các môn, luôn dẫn đầu cả lớp. Môn toán và môn khoa học thang điểm là 2.100 điểm Ý đạt đến 2.400 điểm, vượt 300 điểm. Môn lịch sử (không có thang điểm) Ý đạt kết quả rất cao. Còn môn đọc (một môn quan trọng nhất) Ý đạt 2.565 điểm, vượt 165 điểm. Chính môn này em được cấp bằng xuất sắc về Acceleraled Reader (đọc nhanh) của Bộ Giáo dục Mỹ.
Em là một trong hai học sinh đứng thứ nhất về thành tích học tập trong số 160 học sinh khối 5 trường tiểu học Lierde, đứng thứ nhất môn học tiếng Anh (gồm giao tiếp, ngữ pháp).
Kết thúc năm học 2006 - 2007, Tổng thống George Bush đã trực tiếp ký bằng khen "Biểu dương em Nguyễn Thị Mỹ Ý, học sinh Trường Highland Elementary - Florida có thành tích xuất sắc trong kỳ thi vượt cấp từ tiểu học lên trung học".
Với nỗ lực không ngừng, kết thúc năm học 2009 - 2010, Ý lại được Tổng thống Mỹ Obama tặng bằng khen vì "Đạt được thành tích xuất sắc hầu hết các bộ môn của giai đoạn chuyển cấp từ lớp 8 lên lớp 9".
Hỏi về bí quyết học, Ý chia sẻ: đọc sách nhiều. Bên cạnh đó phải nghe và nói nhiều tiếng Anh. Phải tham khảo bài học trước khi lên lớp. Phải tập trung nghe giảng, không hiểu thì hỏi thầy cô hoặc trao đổi với bạn bè ngay tại lớp. Ngoài ra, trong quá trình học ngoại khóa phải phát huy đúng sở thích, năng khiếu của mình.
"Ước mơ sau này muốn học trường đại học danh tiếng ở Mỹ - ĐH Havard. Em phấn đấu trở thành một giảng viên giỏi và trở lại Việt Nam. Ngoài công việc chính của mình, em sẽ mở một lớp học (dạy miễn phí) cho các bạn nghèo, hiếu học ở quê hương mình", Ý thổ lộ ước mơ và định hướng tương lai của mình.