১৮ বছর বয়সে আবারো তিনি হজ্জ পালনের জন্য মক্কায় গমণ করেন। মক্কায় অবস্থান করে তিনি ইলমে হাদীসের চর্চা শুরু করেন। অতঃপর তিনি এই উদ্দেশ্যে অন্যান্য দেশ ভ্রমণ করেন এবং এক হাজারেরও অধিক সংখ্যক মুহাদ্দিসের নিকট থেকে হাদীস সংগ্রহ করেন। জ্ঞান অর্জনের জন্য গভীর রাত জেগে তিনি অত্যন্ত কঠিন পরিশ্রম করতেন। তার স্মৃতি শক্তি ছিল অত্যন্ত প্রখর। সহীহ বুখারীর অন্যতম ভাষ্যকার কুস্তুলানীর বক্তব্য অনুযায়ী তিনি ছয় লক্ষ হাদীছের হাফেয ছিলেন। আলেমগণ তার জীবনীতে উল্লেখ করেছেন, যে কোন কিতাবে একবার দৃষ্টি দিয়েই তিনি তা মুখস্ত করে ফেলতে পারতেন। 
তার জীবনীতে আরও বর্ণিত হয়েছে যে,একদা ইমাম দাখেলি একটি হাদিসের সনদ বর্ণনা করবার সময় 'জুবাইর' এর স্থলে 'আবু জুবাইর' বলেছেন। ইমাম বুখারি নম্রস্বরে বললেন- এখানে আবু জুবাইর' এর স্থলে 'জুবাইর' হবে। অতঃপর ইমাম দাখেলি বাড়িতে গিয়ে কিতাব দেখে তার ভুল সংশোধন করেছেন। এর অব্যবহিত পরই দাখেলি তাকে খুব স্নেহ করতেন। তিনি এতদ্ভিন্ন অন্য এক দরসগাহে ও যোগ দিতেন। সেখানে অন্য ছাত্রগন হাদিসগুলো লিখে নিতেন। তিনি তা লিখতেন না। তার সহপাঠীগণ তাকে হাদিস না লিখে রাখার কারণ জিজ্ঞেস করলে কোন উত্তর দেননি। অতঃপর সহপাঠীগণ তাকে হাদিস লেখার জন্য জোর তাগিদ দিলে তিনি উত্তর দিলেন- "আপনাদের লেখা কপিগুলো নিয়ে আসুন। তারা কপিগুলো নিয়ে আসলে তিনি ধারাবাহিকভাবে তাদের সামনে হাদিসগুলো পাঠ করে শোনান। সেই মজলিসে তাদের লেখা অনুসারে প্রায় পনের হাজার (১৫,০০০) হাদিস মুখস্থ পাঠ করে শোনান। 
ইমাম বুখারী বলেনঃ আমার অন্তরে এক লক্ষ সহীহ হাদীছ ও দুই লক্ষ যঈফ হাদীস মুখস্ত রয়েছে। মুহাদ্দিছ ইবনে খুযায়মা বলেনঃ পৃথিবীতে ইমাম বুখারী অপেক্ষা অধিক অভিজ্ঞ এবং হাদীছের হাফেয আর কেউ জন্ম গ্রহণ করে নি।

বাগদাদে তাঁর স্মরণ শক্তির পরীক্ষা
হাদীস সংগ্রহের জন্য বিভিন্ন দেশ ভ্রমণ:
ইমাম বুখারীর উস্তাদ ও ছাত্রগণ
ইমাম বুখারীর স্মরণ শক্তির প্রখরতা: