در دوره اقامت پانزده ساله خود در قم از محضر مرحوم آيت الله العظمي بروجردي (در فقه و اصول) و حضرت امام خميني ( به مدت  12 سال در فلسفه ملاصدرا و عرفان و اخلاق و اصول) و مرحوم علامه سيد محمد حسين طباطبائي (در فلسفه : الهيات شفاي بوعلي و دروس ديگر) بهره مي گيرد. قبل از هجرت آيت الله العظمي بروجردي به قم نيز استاد شهيد گاهي به بروجرد مي رفته و از محضر ايشان استفاده مي کرده است. مولف شهيد مدتي نيز از محضر مرحوم آيت الله حاج ميرزا علي آقا شيرازي در اخلاق و عرفان بهره هاي معنوي فراوان برده است. از اساتيد ديگر استاد مطهري مي توان از مرحوم آيت الله سيد محمد حجت ( در اصول) و مرحوم آيت الله سيد محمد محقق داماد (در فقه) نام برد. وي در  مدت اقامت خود در قم علاوه بر تحصيل علم، در امور اجتماعي و سياسي نيز مشارکت داشته و از جمله با فدائيان اسلام در ارتباط بوده است. در سال 1331 در حالي که از مدرسين معروف و از اميدهاي آينده حوزه به شمار مي رود به تهران مهاجرت مي کند. در تهران به تدريس در مدرسه مروي و تأليف و سخنرانيهاي تحقيقي مي پردازد. در سال 1334 اولين جلسه تفسير انجمن اسلامي دانشجويان توسط استاد مطهري تشکيل مي گردد. در همان سال تدريس خود در دانشکده الهيات و معارف اسلامي دانشگاه تهران را آغاز مي کند. در سالهاي 1337 و 1338 که انجمن اسلامي  پزشکان تشکيل مي شود .استاد مطهري از سخنرانان اصلي اين انجمن است و در طول سالهاي 1340 تا 1350 سخنران منحصر به فرد اين انجمن مي باشد که بحثهاي مهمي از ايشان به يادگار مانده است.