日本冈山县浅口郡里庄町，父母为仁科存生与仁科津祢，他也是家中第4个儿子。他在1914年进入东京帝国大学电气工学系就读，其间曾在东芝实习，并于1918年毕业。他在大学毕业后，成为理化学研究所的研究人员，指导教授为鲸井恒太郎。他在1921年4月5日搭乘日本邮船所属的北野丸由横滨出发，前往欧洲学习物理，拜访许多研究机关及大学。仁科芳雄首先来到剑桥大学卡文迪许实验室，然后在1922年1月前往哥廷根大学。他在1923年4月来到哥本哈根大学。他停留在哥本哈根时与丹麦物理学家尼尔斯·玻尔一同研究，并成为好友。仁科芳雄