从祖父欧阳笙楼、父欧阳鹏习四书五经与古文史。1919年考入南京高等师范学校（1921年改为国立东南大学），初读国文，继学教育学，后又转攻心理学及动物学等学科，1924年毕业于东南大学生物学系，获理学士学位。毕业后留校任助教，研究动物学。1927年曾于中国科学社生物研究所从事短期研究工作。1929年赴欧留学，先在法国巴黎大学研究神经解剖学，后入德国柏林大学攻读动物学、神经解剖学和人类学，1933年获博士学位。1932年至1934年间在柏林威廉皇家神经学研究所任研究助理。1934年秋回到中国，任国立中央大学生物