27 декабря 1822 г. в городке Доль, на востоке Франции, в семье бывшего наполеоновского солдата Жана Жозефа Пастера, который по примеру своих крепостных предков стал кожевенником, после четырех дочерей наконец-то родился мальчик. Ребенка назвали Луи. Все свое сознательное детство он провел в маленьком домике в предместье Арбуа и считал этот город родным. Луи почти ничем не выделялся среди своих сверстников, разве что наблюдательностью и умением хорошо рисовать. Друзья даже дали ему соответствующее прозвище — Художник, и впоследствии многие говорили, что если бы он не увлекся научными изысканиями, то обязательно стал бы известным портретистом. Отказавшись от копирования картин углем, Луи уже в 12 лет написал пастелью «профессиональный» портрет матери, ставший первым в его коллекции. Рисование он не оставлял и в зрелые годы.
Отцу не очень нравилось это увлечение сына, которому тот уделял слишком много времени в ущерб школьным занятиям: Пастер-старший видел Луи преподавателем или даже заведующим коллежем. Но тогда мальчик особого пристрастия к наукам не питал, предпочитая поудить рыбу или поиграть со школьным товарищем Жюлем Верселем.
И вдруг все изменилось в один момент (такие «вдруг» позже с Пастером случались постоянно). Раз и навсегда влюбившись в книги, он больше не расставался с ними никогда, впитывая все новые и новые знания как губка. Учителя стали отмечать, что Луи старается всему найти объяснение, докопаться до причины, постичь суть предмета. И если он в чем-то был убежден, то тратить время на переубеждение было бесполезно. Директор Арбуазского коллежа и знакомый семьи капитан Барбье убедили Жана Жозефа Пастера отправить сына в парижский пансион Барбе, питомцы которого подготавливались в лицее Сен-Луи к поступлению в святая святых Франции — Эколь Нормаль — старейшую в стране школу. Но Луи, выросший в атмосфере любви, так тосковал по родным, что даже заболел. Он вынужден был вернуться под отчий кров и завершить образование неподалеку от родного города — в Безансонском коллеже Франш-Конте, где получил степень бакалавра гуманитарных и математических наук. Луи привлекала профессия педагога, и еще до окончания коллежа он получил разрешение на преподавание. Но позже Пастер все-таки вернулся в Париж и успешно окончил лицей. При этом он успевал еще слушать лекции в Сорбонне и посещать библиотеки, а в конце 1843 г. четвертым по конкурсному списку был зачислен на факультет естественных наук в Эколь Нормаль, которая открывала дорогу к преподавательской и научной карьере.
Прослушав в Сорбонне лекции знаменитого химика Ж. Б. Дюма, Луи всерьез увлекся химией, которая заняла с тех пор первое место в его мыслях и сердце. Все свое время он посвящал любимому предмету и физике, и если бы мог, то и ночевал бы в лабораториях. Однако в студенческие годы гениальность Пастера еще не проявилась, а один из его преподавателей даже вспоминал о нем как о «посредственности» в химии. Тем не менее, когда в 1843 г. он блестяще окончил Эколь Нормаль и должен был уехать преподавать физику в лицей города Турнон, знаменитый профессор Балар, преподававший у него химию, дошел до министра просвещения, чтобы оставить Луи в своей лаборатории. Его поразили в 23-летнем Пастере огромная работоспособность и умение сосредоточиться. Великий первооткрыватель бора разглядел в своем студенте задатки ученого с большой буквы. Взяв его к себе простым препаратором и предоставив ему возможность работать с профессором О. Лораном, Балар не ошибся. Увлеченный опытами, Луи часто забывал об отдыхе и сне. За короткое время Пастер сумел выполнить очень большую научную работу и получить степень доктора наук (1847 г.), подготовив и блестяще защитив две докторские диссертации: одну — по физике («Исследование явлений, относящихся к свойствам жидкостей вращать плоскость поляризации»), другую — по химии («Исследование мышьяковистых соединений калия, натрия и аммиака»).
Это был прорыв в новую область науки и вдруг… всегда далекий от политики Пастер был захвачен революционными событиями 1848 г. и настолько почувствовал себя гражданином республики, что даже вступил в Национальную гвардию. Правда, толку от него как от солдата было немного, а без лаборатории он жить не мог и вскоре вновь стал корпеть над своими кристаллами.