Ludwig Philipp Albert Schweitzer egy evangélikus lelkész fiaként született az elzászi Kaysersbergben, ami akkor a Német Birodalom fennhatósága alatt állt. Édesapja ültette először a zongora mögé ötéves korában, kilencéves korától pedig már orgonált a templomban, így nem csoda, hogy már fiatalon a teológia és a filozófia világa felé fordult. Érettségi után nagybátyja támogatásával a Strassburgi Egyetemen kezdett tanulni, a hittudomány és a bölcsészet mellett még zenetanulmányait is folytatta. Charles-Marie Widor elzászi születésű, de magyar származású orgonaművész, a párizsi zeneakadémia igazgatója karolta fel a sokoldalú fiatalt, mert nem sok hozzá hasonló tehetséggel találkozott. Három éven keresztül folytatta teológiai-filozófiai tanulmányait, és először filozófusként doktorált Berlinben, disszertációjának témája Immanuel Kant vallásfilozófiája volt. Mindeközben másfél éves katonai szolgálatát is teljesítette, majd két évvel később doktorált teológiából is, melyhez az utolsó vacsoráról írt kritikai elemzést. Újabb év elteltével habilitált evangélikus teológiából, tanulmányait pedig rögtön gyakorlatba is ültette: tanítani kezdett az egyetemen, miközben a Szent Miklós templom lelkésze lett. Schweitzer áldotta meg Theodor Heuss, a későbbi NSZK-államelnök házasságát, de nem mindenki volt vele elégedett lelkipásztorként: néha annyira röviden prédikált, hogy bepanaszolták érte.
Gondolatai sokszor visszatértek arra, hogy még huszonegy évesen megfogadta, élete első 30 évét a tudománynak és a művészetnek, további életidejét viszont az emberiség szolgálatára fordítja.
1905-ben, mikor meglátta a párizsi evangélikus misszió önkéntes orvosokat kereső felhívását, pontosan harmincévesen jelentkezett is az orvosi karra Lüttichben. Ekkor már a Strassburgi Egyetem docense volt, így a kormány külön engedélye kellett a beiratkozáshoz, de a követelményeket sikeresen teljesítve 1912-ben orvosi diplomát is szerzett. Ebben az évben vette feleségül Hèlène Bresslaut, Harry Bresslau zsidó történész lányát, mellyel sokak rosszallását váltotta ki. Fogadalma akkor nyert új értelmet, mikor megtudta, hogy Francia Egyenlítői-Afrikában, a mai Gabonban orvoshiány van: három doktorijával és újdonsült feleségével útnak indult hát Afrikába.