Luciano Pavarotti nasceu em 1935, em Modena, no Norte da Itália. Filho de Fernando Pavarotti, um padeiro e tenor amador, e Adele Venturi, uma funcionária de uma fábrica de cigarros. Mesmo que ele falasse bem de sua infância, sabe-se que tinham pouco dinheiro e viviam todos em um pequeno apartamento de dois quartos. De acordo com Pavarotti, seu pai tinha uma ótima voz de tenor, mas rejeitou a possibilidade de seguir a carreira musical por causa do nervosismo. A Segunda Guerra Mundial forçou a família a mudar-se de cidade em 1943. No ano seguinte, se mudaram para uma pequena residência em um campo, onde o jovem Pavarotti desenvolveu um interesse na agricultura.
Após abandonar o sonho de se tornar um goleiro de futebol, Pavarotti passou sete anos em treinamento vocal. As primeiras influências musicais de Pavarotti vieram das gravações de seu pai, muitas dessas sendo de Beniamino Gigli, Giovanni Martinelli, Tito Schipa e Enrico Caruso. O tenor favorito de Pavarotti e ídolo foi Giuseppe Di Stefano. Ele também foi muito influenciado por Mario Lanza. Aos nove anos de idade, ele começou a cantar com seu pai no pequeno coral local.
Durante a adolescência chegou a ter aulas de violão, mas não levou o estudo do instrumento adiante.
Após ter tido um interesse típico em esportes, o que parece ser normal para uma criança, ele graduou-se na Escola Magistrale e ficou face-a-face com um dilema de que carreira escolher. Ele sempre foi interessado na carreira de goleiro, mas sua mãe o convenceu a ser professor. Ele, consequentemente, lecionou em uma escola primária por dois anos, mas finalmente seguiu na carreira musical. Seu pai, sabendo dos riscos dessa carreira, apenas o aconselhou com relutância.
Pavarotti começou seus estudos de música em 1954, aos 19 anos de idade com Arrigo Pola, um respeitado professor e tenor profissional em Modena, oferecendo-lhe aulas sem remuneração. Em 1955, ele cantou pela primeira vez com sucesso, quando ele era membro do Corale Rossini, um coral masculino de Modena, que seu pai também fazia parte, com quem ele ganhou o Prêmio Internacional Eisteddofd em Llandollen, Gales. Posteriormente, ele disse que esse foi a experiência mais importante da sua vida e que o inspirou a ser um cantor profissional. Nesse período, Pavarotti conheceu Adua Veroni. Eles se casaram em 1961.
Quando seu professor, Arrigo Pola, se mudou para o Japão, Pavarotti começou a estudar com Ettore Campogalliani, que também foi professor da amiga de infância de Pavarotti, Mirella Freni, com quem a mãe de Luciano tinha trabalhado na fábrica de cigarros. Como Pavarotti, Freni estava destinada a ter uma grande carreira operística. Eles dividiram o palco em performances memoráveis e fizeram grandes gravações juntos.
Durante os anos de estudo musical, Pavarotti teve dois empregos para se sustentar - o primeiro como professor de uma escola primária e o segundo como vendedor de seguros. Quando um nódulo em suas cordas vocais fez ele ter um concerto "desastroso" em Ferrara, ele resolveu desistir da carreira de cantor.