拜伦夫人想要确保埃达不会步她父亲的后尘，她采取的一个对策是让女儿进行严谨的数学学习，就好像数学是应对诗意想象的解药一样。埃达在5岁时表现出了对地理知识的偏好，这时拜伦夫人便要求将地理科目替换成额外的算术课程。不久后，她的家庭教师自豪地向拜伦夫人汇报道：“她可以准确算出5到6行数字相加的结果。”尽管经过了母亲的严格栽培，埃达身上还是出现了一些来自父亲的特质。她在十几岁的时候与一位家教相恋，在这段恋情被发现之后，这位家教遭到了驱逐，这时埃达甚至试图跟他一起私奔。此外，她还有情绪容易波动的问题，前一刻还满心欢喜，下一刻却陷入绝望，而且她从小就患有多种身体和心理上的疾病。
埃达接受了母亲的信念，认为沉浸在数学当中就可以帮助她摆脱拜伦式的性格倾向。在经历了一段不伦的师生恋之后，18岁的埃达在巴贝奇差分机的启发之下毅然决定开始学习一系列的新课程。“我必须断绝生活在愉悦和自我满足中的念头。”她在书信中向自己的新家教说道，“我发现似乎只有对科学课程进行非常深入和高强度的学习才能抑制我狂热的想象力……我认为自己首先要做的是彻底掌握一门数学课程。”这位家教也认同了这种治疗方式：“你的想法是正确的，你目前的主要对策和预防措施就是认真学习一门知识性课程。为了达到这个目的，没有比数学更合适的科目了。”17 他为埃达开出了欧几里得几何的处方，再配以三角函数和代数学。他们都认为这个药方能够治疗任何拥有过多艺术和浪漫激情的病人。
后来，埃达跟随母亲参观了英国中部的工业区，她在那里看到了新建的工厂和机械设备，这段旅程点燃了她对技术的热情。埃达对一台自动纺织机特别感兴趣，这台机器可以使用打孔卡片控制需要编织的图案，她还画出了一份描述纺织机工作原理的草图。她的父亲在上议院的成名演说中为破坏这种纺织机的勒德分子辩护，他们这样做的原因是害怕技术可能对人类造成伤害。但是埃达为它们赋予了诗意，并从中看到了它们跟后来的计算机之间的联系。“这种机械让我想起了巴贝奇和他的各种精巧机械装置。”她写道。18
在认识了玛丽·萨默维尔（Mary Somerville）——英国为数不多的著名女性数学家兼科学家之后，埃达对应用科学的兴趣被进一步激发了。萨默维尔女士当时刚刚完成了一部影响深远的著作《论物质科学的关联》（On the Connexion of the Physical Sciences ），她在书中将天文学、光学、电学、化学、物理学、植物学和地质学的发展联系在一起。[1] 作为时代的象征，这本书为当时正在进行的科学探索提供了统一的认识。她在卷首语中宣称：“现代科学的进步，尤其是在过去5年发生的进步，已经在普遍原理的驱动下呈现出了简化自然规律和统一孤立的学科分支的倾向。”
萨默维尔成为埃达的挚友、教师、灵感来源和心灵导师。萨默维尔会定期给埃达上课，为她带去数学书籍，给出让她解答的数学题目，然后耐心地向她解释正确的答案。萨默维尔也是巴贝奇的好友。在1834年秋季，她经常跟埃达一起参加巴贝奇的周六沙龙。萨默维尔的儿子沃龙佐夫·格雷格撮合了埃达跟自己在剑桥大学的一位同窗好友之间的婚事，他认为埃达会是一位合适的（或者至少是有趣的）妻子。
威廉·金（William King）是一位地位显赫、家境优渥、沉静睿智的绅士，他的沉默寡言跟埃达的喜怒无常正好是两种相对的特质。跟埃达一样，他从事的也是科学方面的研究，但他所关注的内容却不如埃达的富有诗意，而是一些更为实用的领域：他主要的研究兴趣在于农业轮作理论和家畜养殖技术的发展。在相识数周之后，他向埃达求婚，埃达答应了。拜伦夫人鬼迷心窍地认为自己有必要将埃达曾经试图与家教私奔的事情告诉威廉。听到这个消息之后，威廉仍然愿意继续完成这桩婚事，他们的婚礼于1835年7月举行。“仁慈的上帝啊！他宽大地向你赐予了一个走上正途的机会，他为你带来了一位挚友和守护者。”拜伦夫人在给女儿的一封信中写道，她还告诫女儿应该利用这个机会“告别”自己所有的“怪癖、任性和自私”。19
从理性来看，这桩婚姻可以说是天作之合。对于埃达来说，婚姻可以让她有机会过上稳定和踏实的生活。更重要的是，婚后的埃达终于可以不再依赖独断专行的母亲。而对于威廉来说，这桩婚姻也为他带来了一位出身于名门望族的妻子。
拜伦夫人的表哥墨尔本子爵是当时的英国首相（他的妻子正是婚后作风不端的卡洛琳·兰姆夫人，其时已经身故），他在维多利亚女王的荣誉加冕礼上向威廉授予了洛夫莱斯伯爵的爵位，其妻也随之成为埃达·洛夫莱斯伯爵夫人。因此她的正式称谓是埃达·洛夫莱斯或者洛夫莱斯夫人，而她现在一般被世人称为埃达·洛夫莱斯。
1835年的圣诞节，埃达收到母亲寄来的一幅画像。这是托马斯·菲利普斯为她父亲画的一幅真人大小的肖像画。画像中的拜伦勋爵充满了浪漫主义气息，身穿一套传统的阿尔巴尼亚服装——身上披着一件红色的天鹅绒外套，手里拿着一把仪式剑，头上围着一条精致的头巾，双眼注视着远方的地平线。多年以来，它一直挂在埃达外祖父母家中的壁炉之上，但是从她父母开始分居的那一天起，它就一直被一块绿色幕布所覆盖。现在她母亲已经放心让她看见甚至拥有这幅画像了，连同画像一起寄来的还有她父亲用过的墨水台和钢笔。
洛夫莱斯家的第一个孩子在几个月之后出生了，是个男孩。这时拜伦夫人做出了一件更加令人意外的事情，尽管她非常嫌恶自己的前夫，但她还是同意埃达将这个男孩取名为拜伦。埃达在来年又生下了一个女婴，出于对母亲的尊敬，她为这个女孩取了安娜贝拉的名字。后来，埃达染上了一种顽疾，需要卧床休息数月的时间。在身体恢复之后，她生下了第三个孩子，这个男孩的名字叫拉尔夫（Ralph）。她的身体状况还是比较虚弱，有一些消化道和呼吸道方面的毛病，需要使用鸦片酊、吗啡和其他麻醉药物进行治疗。这种治疗方式导致她出现了一些情绪上的波动和偶尔的妄想症。
埃达本来就不平静的生活更是被一场突如其来的变故打乱了，而这个事件就算是放在拜伦家族的标准之下也是十分离经叛道的。这场闹剧的主角是梅朵拉·李（Medora Leigh），她的母亲正是拜伦同父异母的姐姐和曾经的情人奥古斯塔。外界的传言都认为梅朵拉就是拜伦的亲生女儿。梅朵拉似乎一心想要展现拜伦血统当中最阴暗的一面，竟然跟自己的姐夫私通，后来甚至一路追随他到了法国，还为他生下了两个私生子。出于一种自我满足的善良，拜伦夫人决定前往法国接济梅朵拉，后来还告诉了埃达她父亲曾经乱伦的往事。
这个“最难以置信和骇人听闻的故事”似乎没有让埃达感到惊讶。“我一点也没有觉得意外。”她向母亲写道，“您只是向我确认了一件我多年以来一直肯定的事情。”20 她没有为此事感到愤怒，反而显得异常兴奋。她表示自己可以理解父亲对权威的蔑视。她在给母亲的书信中提到了父亲“被糟蹋的天赋”，“如果他将这种天赋遗传给我的话，我会将其用于发现伟大的真理和原则。我觉得这是他留给我的使命。我可以非常强烈地感受到这点，而且能够投身其中是我的荣幸。”21
为了让自己平静下来，埃达又开始了数学的学习。她尝试说服巴贝奇成为自己的老师。“我有着独特的学习方法，所以我觉得能够成功教导我的人肯定也是独一无二的。”她在信中向他说道。不知道是由于鸦片治疗还是成长环境的原因，抑或是二者兼而有之，她形成了一种夸大自身天赋的认知，甚至会将自己描述为一个天才。她在寄给巴贝奇的信中写道：“请不要把我看成是一个骄傲自大的人……不过我确实认为自己拥有这种能力，可以在这些领域中随心所欲地达到自己想要的高度。如此坚定的热爱已经可以被称为是激情。我甚至怀疑有许多真正的天才都不具有像我一样的激情。”22
巴贝奇在接到这个请求后向她推荐了另外一位老师，这可能是一个明智的决定。这样做不仅维持了他们的友谊，让他们日后有机会进行一项意义更为重大的合作，而且还为她带来了一位一流的数学教师：奥古斯塔斯·德摩根（Augustus De Morgan）。这位耐心的绅士是符号逻辑领域的先驱。他曾经提出将代数公式应用于数字以外的事物的概念，埃达后来将这个概念发扬光大。符号之间的关系（例如a + b = b + a）也可以作为一种逻辑应用于非数字的领域。
埃达一直都没有成为自诩的伟大数学家，不过她是一位勤奋好学的学生。她可以理解微积分学的大部分基础概念，而且出于对艺术的敏感，她喜欢使用图像来表示数学方程所描述的变化曲线和轨迹。德摩根鼓励她专心研究计算方程式的法则，但她更加热衷于基本概念的讨论。她总是想要找到跟几何学一样形象的方式来描述问题，例如与球体相交的圆形会如何将其分割成不同的形状。
埃达欣赏数学之美的能力是一种让很多人都无法理解的天赋，包括一些自认为聪明的人。她发现数学是一种美妙的语言，它可以描述宇宙的和谐，而且它有时候也可以是诗意的。无论她母亲采用怎样的培养方式，她体内始终流动着来自拜伦的血液。她身上有一种诗意的感知能力，让她将数学方程式看成是描绘壮丽大自然的画笔，正如她可以想象出“酒红色的海洋”或者一位“走在美丽夜色中”的女性。但是数学的感染力要更为深刻，因为它是具有灵性的。在她看来，数学“是一种能够充分表达自然世界伟大真理的语言”。而且我们可以用它描绘出体现在创造当中的“相对关系的变化”。它是“让人类弱小的思想能够最有效地理解世界的工具”。
无论是工业革命还是计算机革命，这两个时代都体现了将想象力运用于科学探究的能力，而埃达正是后一个时代的鼻祖。正如她对巴贝奇所说的，她能够以超越自己父亲的天赋来理解诗歌和科学分析之间的联系。“我认为父亲作为诗人已经达到（或者可能达到）的成就不会高于我将来在科学分析方面的成就，因为对我来说这两者可以紧密地融合在一起。”她写道。23
重新开始的数学研究，激发了她的创造力，而且还让她的“想象力得到了巨大的提升”。“我甚至可以肯定，如果继续学习下去的话，终有一天我会成为一个诗人”。24 她向母亲说道。想象力的概念，尤其是应用于技术的想象力，对她而言有着莫大的吸引力。“想象力是什么？”她在一篇写于1841年的随笔中问道，“这是一种组合的能力，它可以采用新颖的、独创的、无限的、不断变化的方式将事物、事实、思想和概念组合起来……它可以洞察我们周围看不见的世界，那是科学的世界。”25
当时埃达认为自己拥有独特的，甚至是超自然的能力，她将这种能力称为“对隐藏事物的直觉感知”。她对自身天赋的高度评价促使她立下了远大的志向，这点对于一位身处维多利亚时代早期的贵族女性和母亲来说是非常难得的。“我认为自己拥有一些最为独特的才能，它们正好可以帮助我发现隐藏在自然当中的真理。”她在一封写于1841年的信中向母亲解释道，“我可以将来自宇宙每一个角落的光线投射到同一个巨大的焦点上。”26
处于这种心态的埃达决定再次联系查尔斯·巴贝奇，那位她在8年前的沙龙上认识的科学家。