1902年12月24日，顾毓琇出生于江苏无锡学前街一个世代书香之家。他的父亲顾晦农精算学、求上进，曾求学于天津，毕业于直隶法政学堂，1916年病逝时曾留下教子女们“以实学致用”的遗言；母亲王镜苏则知书达理、崇尚文化，在丈夫早殁后，凭着其卓见、开明和坚忍，一手培养出了包括顾毓琇在内的“一门五博士”，在民国传为佳话。父母的言传身教，启发了顾毓琇特立独行、追求自由而又宽容仁厚的性格特质。
1915年，13岁的顾毓琇被送往清华学校中等科（清华学堂于1912年改称清华学校，至1925年方设大学部，1928年更名为“国立清华大学”）就读。在他的同学中，还有孙立人、梁实秋、梁思成、吴文藻等民国名人。那时的他们正青春年少，在这所利用美国“退还”的部分“庚子赔款”建立起来的留美预备学校中踌躇满志，为了胸中的热情而勤奋学习。
承宪康（清华大学校友总会副会长）：当时因为庚款的原因，他们这批人很爱国，要振兴中华，有这种特殊的责任感。
在少年顾毓琇的眼里，这所学堂中包含着他对未来的向往。他兴奋地写道：“‘清华’完全等同于它的字面之意，清朗而绚丽多华。极目而望，我们甚至能看到日后求学的远景。最重要的是，可以为祖国服务、为人民服务。”新时代的少年心，在学院里犹如夏日的荷花般绽放。
而更让少年心潮澎湃的是，他在那里遭遇了在中国历史上具有划时代意义的五四运动。在回顾自己的清华求学经历时，顾毓琇认为，“以参加新文化运动、五四运动为最有意义”。
顾宜凡（顾毓琇之孙）：五四运动爆发的时候，有一个学生领袖王昆仑，他是我祖父的表兄。那天我祖父正好在他舅舅王心如家里，王昆仑出去搞学生运动，被抓起来了，我祖父就连夜赶回清华，第二天也参加了运动。
尽管只是中等科的学生，但顾毓琇仍被这场轰轰烈烈的爱国运动深深地感染了，对于运动的意义也有充分认识。他跟在学长、学姐们身后，踊跃地去完成清华学生会交派的任何任务，共议节省粮饷来为学运捐款，并带领少年学生们上街头游行，“被军警殴打，虽天雨亦不退却”。
五四运动被顾毓琇认定为自己在清华期间“决不能忘却的历史事件”。
而在五四运动之后，他更是长久地投身于新文化运动的浪潮中。
顾宜凡：他当时在清华是学电机的，但几乎有一半的时间都在搞文学创作，翻译小说、创作诗歌。他跟闻一多和梁实秋发起了清华文学社，他是小说组的成员和戏剧组的主席。他写了很多作品，至少有三部话剧都在清华公演了。吴文藻男扮女装地来演他的角色，梁实秋这些人都演过他剧中的角色。
伴着这些少年时的激越和飞扬，顾毓琇学成毕业了。1923年8月17日，年方弱冠的他在上海黄埔码头登上“杰克逊总统”号邮轮，远赴美国留学。和他同船的，除了他在清华的同班同学外，还有陈立夫、许地山、冰心等人。与这些人的相识，也让顾毓琇在日后收获了更多友谊。
抵达美国后，他进入了麻省理工学院电机系学习。在那里的几年中，顾毓琇潜心研究，专注于学业，每天除了白天勤奋耕耘之外，晚饭后还要再泡在研究室里，直到夜半3时方回寓所。功夫不负有心人，4年半的时间里，他先后获得了学士、硕士、博士学位，成为麻省理工学院电机系第一位获得科学博士学位的中国学者。
1926年2月，23岁的顾毓琇发表四次方程通解法，引起业界广泛关注。人们纷纷惊叹于这位年轻的中国学者所表现出的天分。数年后，顾毓琇的“顾氏变数”更获得了有电机与电子领域诺贝尔奖之誉的“蓝姆”金质奖章，他本人也被世界公认为现代电机分析的奠基人之一。
然而，属于顾毓琇的传奇，这才刚刚开始。
