Dopo quattro anni trascorsi a Montpellier Petrarca si trasferì a Bologna nel 1320, con il fratello Gherardo e con Guido Sette, per proseguire gli studi di diritto; ma per vari motivi non poté seguire le lezioni con continuità e le abbandonò del tutto nel 1326, senza essersi laureato, per rientrare ad Avignone a causa della morte del padre. In questa fase si colloca dunque il rifiuto della carriera giuridica e la decisa opzione per la letteratura. Fra i compagni di studio Petrarca strinse amicizia con Tommaso Caloiro e con Giacomo Colonna, la cui conoscenza avrebbe prodotto effetti concreti nel successivo periodo avignonese; fra i professori entrò in rapporti con il canonista Giovanni d'Andrea, al quale scrisse poi cinque lettere, una delle quali (Familiares IV 16) in risposta all'accusa di aver disertato gli studi giuridici.
Petrarca tornò a Bologna un'ultima volta nel 1364, per incontrare il legato papale Androin de la Roche, e in quell'occasione verificò le condizioni di decadenza in cui versava la città.