Как все дети мелкопоместных помещиков Петровской эпохи, чтению, письму, началам арифметики Харитон обучился у местного священника. В 1715 году по указу Петра I среди дворянских недорослей новгородских, псковских, великолукских и других северных провинций, «яко живущих при водяных сообщениях», производился набор во вновь организовавшуюся в Петербурге Морскую академию. Пятнадцатилетние мальчики Харитон и Дмитрий, чье детство прошло на реке, с радостью восприняли решение родителей отдать их учиться морскому делу. Осенью 1715 года мальчиков приняли в Морскую академию.

Носившее по нынешним понятиям громкое название, это учебное заведение в действительности давало только начальное теоретическое морское образование будущим штурманам и строевым офицерам. Кроме штурманского дела учащиеся изучали устройство и парусное вооружение кораблей, их постройку, искусство морского боя.

В академии главный упор делался на самостоятельное изучение предметов под контролем преподавателей, в основном иноземных морских офицеров. Вначале по учебнику первого русского математика Л. Ф. Магницкого изучалась арифметика, после усвоения которой принимались за геометрию, тригонометрию, астрономию. На старших курсах обучали уже счислению пути судна и обсервациям по солнцу путем измерения полуденных высот квадрантом — угломерным инструментом средних веков.

В 1718 году братья Лаптевы после сдачи теоретических экзаменов были произведены в гардемарины и зачислены в Балтийский флот.

В первые годы флотской службы они осваивали на практике теоретические знания. Производство из гардемаринов в офицеры зависело от овладения на практике знаниями, полученными в Морской академии, и успешной сдачи теоретических и практических экзаменов. Дмитрию морская наука давалась легче: спустя два года он получил первый офицерский чин мичмана, а через пять лет уже командовал кораблем в чине унтер-лейтенанта.

Харитон Лаптев в 1720 году получил унтер-офицерский чин подштурмана и плавал на судах Балтийского флота. В 1725 году Х. Лаптев ездил в Италию в составе флотской миссии, по возвращении из которой в 1726 году был произведен в офицеры, получив чин мичмана. Продолжая служить на кораблях Балтийского флота, он побывал в норвежских шхерах, где ему запомнились «вики» — узкие извилистые заливы с высокими скалистыми берегами. Позже на севере он не раз вспомнит о них.