拜倫夫人想要確保埃達不會步她父親的後塵，她採取的一個對策是讓女兒進行嚴謹的數學學習，就好像數學是應對詩意想像的解藥一樣。埃達在5歲時表現出了對地理知識的偏好，這時拜倫夫人便要求將地理科目替換成額外的算術課程。不久後，她的家庭教師自豪地向拜倫夫人匯報道：「她可以準確算出5到6行數字相加的結果。」儘管經過了母親的嚴格栽培，埃達身上還是出現了一些來自父親的特質。她在十幾歲的時候與一位家教相戀，在這段戀情被發現之後，這位家教遭到了驅逐，這時埃達甚至試圖跟他一起私奔。此外，她還有情緒容易波動的問題，前一刻還滿心歡喜，下一刻卻陷入絕望，而且她從小就患有多種身體和心理上的疾病。
埃達接受了母親的信念，認為沉浸在數學當中就可以幫助她擺脫拜倫式的性格傾向。在經歷了一段不倫的師生戀之後，18歲的埃達在巴貝奇差分機的啟發之下毅然決定開始學習一系列的新課程。「我必須斷絕生活在愉悅和自我滿足中的念頭。」她在書信中向自己的新家教說道，「我發現似乎只有對科學課程進行非常深入和高強度的學習才能抑制我狂熱的想像力……我認為自己首先要做的是徹底掌握一門數學課程。」這位家教也認同了這種治療方式：「你的想法是正確的，你目前的主要對策和預防措施就是認真學習一門知識性課程。為了達到這個目的，沒有比數學更合適的科目了。」17 他為埃達開出了歐幾里得幾何的處方，再配以三角函數和代數學。他們都認為這個藥方能夠治療任何擁有過多藝術和浪漫激情的病人。
後來，埃達跟隨母親參觀了英國中部的工業區，她在那裡看到了新建的工廠和機械設備，這段旅程點燃了她對技術的熱情。埃達對一台自動紡織機特別感興趣，這台機器可以使用打孔卡片控制需要編織的圖案，她還畫出了一份描述紡織機工作原理的草圖。她的父親在上議院的成名演說中為破壞這種紡織機的勒德分子辯護，他們這樣做的原因是害怕技術可能對人類造成傷害。但是埃達為它們賦予了詩意，並從中看到了它們跟後來的計算機之間的聯繫。「這種機械讓我想起了巴貝奇和他的各種精巧機械裝置。」她寫道。18
在認識了瑪麗·薩默維爾（Mary Somerville）——英國為數不多的著名女性數學家兼科學家之後，埃達對應用科學的興趣被進一步激發了。薩默維爾女士當時剛剛完成了一部影響深遠的著作《論物質科學的關聯》（On the Connexion of the Physical Sciences ），她在書中將天文學、光學、電學、化學、物理學、植物學和地質學的發展聯繫在一起。[1] 作為時代的象徵，這本書為當時正在進行的科學探索提供了統一的認識。她在卷首語中宣稱：「現代科學的進步，尤其是在過去5年發生的進步，已經在普遍原理的驅動下呈現出了簡化自然規律和統一孤立的學科分支的傾向。」
薩默維爾成為埃達的摯友、教師、靈感來源和心靈導師。薩默維爾會定期給埃達上課，為她帶去數學書籍，給出讓她解答的數學題目，然後耐心地向她解釋正確的答案。薩默維爾也是巴貝奇的好友。在1834年秋季，她經常跟埃達一起參加巴貝奇的週六沙龍。薩默維爾的兒子沃龍佐夫·格雷格撮合了埃達跟自己在劍橋大學的一位同窗好友之間的婚事，他認為埃達會是一位合適的（或者至少是有趣的）妻子。
威廉·金（William King）是一位地位顯赫、家境優渥、沉靜睿智的紳士，他的沉默寡言跟埃達的喜怒無常正好是兩種相對的特質。跟埃達一樣，他從事的也是科學方面的研究，但他所關注的內容卻不如埃達的富有詩意，而是一些更為實用的領域：他主要的研究興趣在於農業輪作理論和家畜養殖技術的發展。在相識數周之後，他向埃達求婚，埃達答應了。拜倫夫人鬼迷心竅地認為自己有必要將埃達曾經試圖與家教私奔的事情告訴威廉。聽到這個消息之後，威廉仍然願意繼續完成這樁婚事，他們的婚禮於1835年7月舉行。「仁慈的上帝啊！他寬大地向你賜予了一個走上正途的機會，他為你帶來了一位摯友和守護者。」拜倫夫人在給女兒的一封信中寫道，她還告誡女兒應該利用這個機會「告別」自己所有的「怪癖、任性和自私」。19
從理性來看，這樁婚姻可以說是天作之合。對於埃達來說，婚姻可以讓她有機會過上穩定和踏實的生活。更重要的是，婚後的埃達終於可以不再依賴獨斷專行的母親。而對於威廉來說，這樁婚姻也為他帶來了一位出身於名門望族的妻子。
拜倫夫人的表哥墨爾本子爵是當時的英國首相（他的妻子正是婚後作風不端的卡洛琳·蘭姆夫人，其時已經身故），他在維多利亞女王的榮譽加冕禮上向威廉授予了洛夫萊斯伯爵的爵位，其妻也隨之成為埃達·洛夫萊斯伯爵夫人。因此她的正式稱謂是埃達·洛夫萊斯或者洛夫萊斯夫人，而她現在一般被世人稱為埃達·洛夫萊斯。
1835年的聖誕節，埃達收到母親寄來的一幅畫像。這是托馬斯·菲利普斯為她父親畫的一幅真人大小的肖像畫。畫像中的拜倫勳爵充滿了浪漫主義氣息，身穿一套傳統的阿爾巴尼亞服裝——身上披著一件紅色的天鵝絨外套，手裡拿著一把儀式劍，頭上圍著一條精緻的頭巾，雙眼注視著遠方的地平線。多年以來，它一直掛在埃達外祖父母家中的壁爐之上，但是從她父母開始分居的那一天起，它就一直被一塊綠色幕布所覆蓋。現在她母親已經放心讓她看見甚至擁有這幅畫像了，連同畫像一起寄來的還有她父親用過的墨水台和鋼筆。
洛夫萊斯家的第一個孩子在幾個月之後出生了，是個男孩。這時拜倫夫人做出了一件更加令人意外的事情，儘管她非常嫌惡自己的前夫，但她還是同意埃達將這個男孩取名為拜倫。埃達在來年又生下了一個女嬰，出於對母親的尊敬，她為這個女孩取了安娜貝拉的名字。後來，埃達染上了一種頑疾，需要臥床休息數月的時間。在身體恢復之後，她生下了第三個孩子，這個男孩的名字叫拉爾夫（Ralph）。她的身體狀況還是比較虛弱，有一些消化道和呼吸道方面的毛病，需要使用鴉片酊、嗎啡和其他麻醉藥物進行治療。這種治療方式導致她出現了一些情緒上的波動和偶爾的妄想症。
埃達本來就不平靜的生活更是被一場突如其來的變故打亂了，而這個事件就算是放在拜倫家族的標準之下也是十分離經叛道的。這場鬧劇的主角是梅朵拉·李（Medora Leigh），她的母親正是拜倫同父異母的姐姐和曾經的情人奧古斯塔。外界的傳言都認為梅朵拉就是拜倫的親生女兒。梅朵拉似乎一心想要展現拜倫血統當中最陰暗的一面，竟然跟自己的姐夫私通，後來甚至一路追隨他到了法國，還為他生下了兩個私生子。出於一種自我滿足的善良，拜倫夫人決定前往法國接濟梅朵拉，後來還告訴了埃達她父親曾經亂倫的往事。
這個「最難以置信和駭人聽聞的故事」似乎沒有讓埃達感到驚訝。「我一點也沒有覺得意外。」她向母親寫道，「您只是向我確認了一件我多年以來一直肯定的事情。」20 她沒有為此事感到憤怒，反而顯得異常興奮。她表示自己可以理解父親對權威的蔑視。她在給母親的書信中提到了父親「被糟蹋的天賦」，「如果他將這種天賦遺傳給我的話，我會將其用於發現偉大的真理和原則。我覺得這是他留給我的使命。我可以非常強烈地感受到這點，而且能夠投身其中是我的榮幸。」21
為了讓自己平靜下來，埃達又開始了數學的學習。她嘗試說服巴貝奇成為自己的老師。「我有著獨特的學習方法，所以我覺得能夠成功教導我的人肯定也是獨一無二的。」她在信中向他說道。不知道是由於鴉片治療還是成長環境的原因，抑或是二者兼而有之，她形成了一種誇大自身天賦的認知，甚至會將自己描述為一個天才。她在寄給巴貝奇的信中寫道：「請不要把我看成是一個驕傲自大的人……不過我確實認為自己擁有這種能力，可以在這些領域中隨心所欲地達到自己想要的高度。如此堅定的熱愛已經可以被稱為是激情。我甚至懷疑有許多真正的天才都不具有像我一樣的激情。」22
巴貝奇在接到這個請求後向她推薦了另外一位老師，這可能是一個明智的決定。這樣做不僅維持了他們的友誼，讓他們日後有機會進行一項意義更為重大的合作，而且還為她帶來了一位一流的數學教師：奧古斯塔斯·德摩根（Augustus De Morgan）。這位耐心的紳士是符號邏輯領域的先驅。他曾經提出將代數公式應用於數字以外的事物的概念，埃達後來將這個概念發揚光大。符號之間的關係（例如a + b = b + a）也可以作為一種邏輯應用於非數字的領域。
埃達一直都沒有成為自詡的偉大數學家，不過她是一位勤奮好學的學生。她可以理解微積分學的大部分基礎概念，而且出於對藝術的敏感，她喜歡使用圖像來表示數學方程所描述的變化曲線和軌跡。德摩根鼓勵她專心研究計算方程式的法則，但她更加熱衷於基本概念的討論。她總是想要找到跟幾何學一樣形象的方式來描述問題，例如與球體相交的圓形會如何將其分割成不同的形狀。
埃達欣賞數學之美的能力是一種讓很多人都無法理解的天賦，包括一些自認為聰明的人。她發現數學是一種美妙的語言，它可以描述宇宙的和諧，而且它有時候也可以是詩意的。無論她母親採用怎樣的培養方式，她體內始終流動著來自拜倫的血液。她身上有一種詩意的感知能力，讓她將數學方程式看成是描繪壯麗大自然的畫筆，正如她可以想像出「酒紅色的海洋」或者一位「走在美麗夜色中」的女性。但是數學的感染力要更為深刻，因為它是具有靈性的。在她看來，數學「是一種能夠充分表達自然世界偉大真理的語言」。而且我們可以用它描繪出體現在創造當中的「相對關係的變化」。它是「讓人類弱小的思想能夠最有效地理解世界的工具」。
無論是工業革命還是計算機革命，這兩個時代都體現了將想像力運用於科學探究的能力，而埃達正是後一個時代的鼻祖。正如她對巴貝奇所說的，她能夠以超越自己父親的天賦來理解詩歌和科學分析之間的聯繫。「我認為父親作為詩人已經達到（或者可能達到）的成就不會高於我將來在科學分析方面的成就，因為對我來說這兩者可以緊密地融合在一起。」她寫道。23
重新開始的數學研究，激發了她的創造力，而且還讓她的「想像力得到了巨大的提升」。「我甚至可以肯定，如果繼續學習下去的話，終有一天我會成為一個詩人」。24 她向母親說道。想像力的概念，尤其是應用於技術的想像力，對她而言有著莫大的吸引力。「想像力是什麼？」她在一篇寫於1841年的隨筆中問道，「這是一種組合的能力，它可以採用新穎的、獨創的、無限的、不斷變化的方式將事物、事實、思想和概念組合起來……它可以洞察我們周圍看不見的世界，那是科學的世界。」25
當時埃達認為自己擁有獨特的，甚至是超自然的能力，她將這種能力稱為「對隱藏事物的直覺感知」。她對自身天賦的高度評價促使她立下了遠大的志向，這點對於一位身處維多利亞時代早期的貴族女性和母親來說是非常難得的。「我認為自己擁有一些最為獨特的才能，它們正好可以幫助我發現隱藏在自然當中的真理。」她在一封寫於1841年的信中向母親解釋道，「我可以將來自宇宙每一個角落的光線投射到同一個巨大的焦點上。」26
處於這種心態的埃達決定再次聯繫查爾斯·巴貝奇，那位她在8年前的沙龍上認識的科學家。