Durante sus primeros años se interesó en la historia natural, escribiendo artículos entomológicos sobre los sobre los insectos de las Bermudas.
Tras la muerte de su padre en 1637 fue enviado a Nueva Inglaterra, donde continuó su educación, matriculándose en el Harvard College, en 1643.
Tras graduarse en Harvard residió en la zona de Boston donde practicó la medicina y experimentó con tecnología química, titulándose a sí mismos como "Filósofo por el fuego".
En esas fechas cambió su nombre de Stirk a Starkey por razones no conocidas.
Desde sus estudios en Harvard se interesó por la medicina iatroquímica, siendo un firme seguidor del médico flamenco Jan Baptist van Helmont.