兄弟姐妹五人中排行第二。他幼年丧父，从7岁起由伯父颜永京抚养。在伯父的资助下，得以就读于上海圣约翰中学和圣约翰大学医学院，1903年毕业后，随即入其舅舅吴虹玉创办的同仁医院当实习医师，1904年应召报名到南非多本金矿，担任矿医。1906年，颜福庆赴美国耶鲁大学医学院深造，1909年获得医学博士学位。同年赴英国利物浦热带病学院，获得热带病学学位证书。1910年，颜福庆接受美国雅礼会的聘请，回国担任湖南长沙雅礼医院的外科医师。1914年，他和美籍医师胡美创办长沙湘雅医学专门学校（湖南医学院前身），任第一任校长。