שם משפחתו בעברית נכתב "שלום", אך מבוטא "שׁוֹלֶם", בהשפעת המבטא האשכנזי. מקור השם הוא סב-סבו של שלום מצד אביו, שלום אליאס. לסיבת שינוי שם המשפחה קיימות שתי מסורות: לפי המסורת שעברה במשפחת אביו, בעקבות חוק משנת 1812 שחייב את היהודים לבחור בשמות משפחה קבועים, הגיע שלום אליאס למועצת העירייה של גרוֹסגלוֹגאוּ (גלוֹגָאוּ שבשלזיה תחתית) כדי לבחור בשם משפחה קבוע, אך לא הבין את דברי פקיד הרישום ומסר לו את שמו הפרטי במקום את שם המשפחה שהתבקש לבחור. נראה כי אין אמת במסורת זו, שכן אליאס נפטר בשנת 1809, שלוש שנים לפני שנחקק החוק.
ההיסטוריון ד"ר דב ברילינג, לעומת זאת, מצא כי את שם המשפחה בחרה אלמנתו של אליאס, ציפורה, שביקשה להיקרא על שם בעלה המנוח. משנולד סבו של שלום, ניתן לסב השם הפרטי, "שלום" (על שם סבו, שלום אליאס), אלא שפקיד הרישום סירב לרשום בתעודת הלידה את השם "שלום", הן כשם פרטי והן כשם משפחה, והשם שוּנה ל"סוֹלֶם". מאוחר יותר שינה הסב את שמו הפרטי ל"זיגפריד". על מצבתו של הסב נכתבו שני השמות, הן השם העברי "שלום שלום", והן השם הגרמני "זיגפריד שולם".
נעורים בגרמניה.
שלום היה הבן הרביעי של בטי וארתור, משפחה בורגנית מתבוללת בברלין, בירת הקיסרות הגרמנית. משנת 1904 עד שנת 1915 למד בגימנסיה הריאלית בברלין. אביו היה יהודי מתבולל, פטריוט גרמני ואדם אמיד שבבעלותו היה בית דפוס גדול. בביתו של ארתור שלום חגגו את חג המולד והוא עצמו עבד ביום הכיפורים, אולם ראה בהתנצרות "אקט מתרפס וחסר עקרונות" והתנכר לקרוביו שהתנצרו או נישאו נישואי תערובת. האב הקפיד אמנם לערוך לבנו שלום טקס בר מצווה ועלייה לתורה, בבית הכנסת הליברלי בברלין, אם כי קיים את הטקס רק בשבת האחרונה לפני שהגיע שלום לגיל 14 (ב-2 בדצמבר 1911), וזאת מאחר שסבר כי גיל שלוש עשרה אינו הגיל המתאים לאקט זה, המסמל בגרות.
מספר חודשים קודם לחגיגת בר המצווה קרא שלום את המהדורה העממית של תולדות היהודים מאת צבי גרץ והחליט בשל כך ללמוד עברית. הוא החל בלימודי עברית אצל ד"ר בארול, מורו ללימודי דת, וכשפסקוּ המשיך ללמוד בכוחות עצמו. לאחר חגיגת בר המצווה, מספר שעות לימודי העברית אף גדל. בשנים 1913 עד 1915 למד עברית אצל מורים שונים במשך כחמש עשרה שעות מדי שבוע. כמו כן, החל לבקר בבית הכנסת, בפרט בשבת. באותו זמן גם החליט להפסיק את השתתפותו בחגיגת חג המולד שערכה משפחתו, והיה יוצא מהבית בזמן זה. בריאיון שנערך עמו שנים רבות אחר כך, בשנת תשל"ד 1974, ציין שלום כי בחירתו להתעמק ביהדות מגיל צעיר הייתה, בין היתר, מרד והתרסה נגד בית אביו והתבוללותו, ונגד מה שראה כ"הונאה העצמית" של יהדות גרמניה.
אחיו הבכור של שלום, ריינהולד, היה לאומן גרמני, ששמר על דעותיו אלה גם כשנאלץ לצאת לגלות לאוסטרליה עקב עליית הנאציזם. ריינהולד ואריך, אח נוסף של שלום, שירתו בצבא הגרמני בעת מלחמת העולם הראשונה, ומאוחר יותר החלו לעבוד עם אביהם בעסק המשפחתי. בנובמבר 1919 הפכו לשותפים בעסק ולאחר מות אביהם ירשו אותו. אח אחר, ורנר, שנרצח מאוחר יותר בבוכנוואלד על ידי הנאצים, היה קומוניסט ומאוחר יותר היה חבר הרייכסטאג מטעם המפלגה הקומוניסטית. אמנם אף הוא גויס לצבא, לחם בשורותיו ואף נפצע במלחמת העולם הראשונה, אולם הוא התנגד נחרצות להשתתפות גרמניה במלחמה זו. פעילותו האנטי-מלחמתית הובילה למאסרו והוא כמעט שהואשם בבגידה, משום שהוביל הפגנה ציבורית נגד המלחמה, כשהוא לבוש במדים.
שלום, לעומתם, חיפש כאמור "שורשים" ו"אותנטיות יהודית", נמשך לציונות ולמחשבת היהדות והצטרף לחוג "יוּנג יוּדה" (יהודה הצעיר), שפעיליו היו חברי התנועה הציונית. נקודת המפנה בחייו ביחס ליהדות ומשיכתו אליה הייתה כשלמד לראשונה דף תלמוד ("מאימתי קורין את שמע בערבין") ופירוש רש"י עליו, באביב 1913. מאותו יום ובמשך ארבע השנים הבאות, החל ללמוד בקביעות תלמוד בכל יום ראשון. מורו לתלמוד היה ד"ר אברהם יצחק בלייכרודה, שהיה נינו של רבי עקיבא איגר. בכל זאת, השפיעו עליו גם דעותיו של האח ורנר, והובילו אותו להשתתף עמו בפעילות אנטי-מלחמתית, בין השאר בהדפסת עלונים אנטי-מלחמתיים בבית הדפוס של אביהם (ללא ידיעת האב). בשל דעותיו האנטי-מלחמתיות הקיצוניות (ובעקבות הלשנה של תלמיד אחר), נאלץ שלום לעזוב את בית ספרו בשנת 1915, כשנה לפני סיום לימודיו. הוא נאלץ לעבור את בחינות הבגרות בגימנסיה אחרת בברלין, לאחר שהתכונן אליהן בכוחות עצמו.
בחרות.
באותה שנה, שנת 1915, התקבל שלום ללימודים באוניברסיטת ברלין, שבה למד מתמטיקה למשך חמישה סמסטרים, בין השאר אצל הלוגיקן האלמוני דאז גוטלוב פרגה.
ביולי 1915 פגש לראשונה את ולטר בנימין, ונרקמה ביניהם חברות עמוקה (לפי שלום: "החשובה ביותר בימי חיי"), שנמשכה עד מותו של בנימין בשנת 1940. באותה שנה גם רכש את ספר הזוהר, והחל לראשונה לרשום רשימות על הקבלה. כמו כן ערך עם חברו אריך בראואר את כתב העת "המשקפיים בכחול לבן" (Die Blauweisse Brille), ובו התייחסו למלחמת העולם הראשונה מזווית יהודית וציונית, אך קומית והיתולית. כל אותו זמן המשיך להתגורר בבית הוריו. אלא שב-14 בפברואר 1917, בעקבות מאסרו של אחיו ורנר, פרץ ויכוח חריף בין האב לשלום. בתגובה להערה של שלום על דברי אביו, נתקף האב בחמת זעם והודיע כי קצה נפשו בשני בניו, האחד קומוניסט והשני ציוני, וראה בפעילותם חתירה נגד גרמניה ונגד המלחמה. הוא הבהיר לשלום כי מאחר שהוא כבר בן עשרים, אין הוא מחויב לתמוך בו כלכלית. למחרת היום שלח לו מכתב מנוסח ברשמיות, בדואר רשום, שבו הודיע לו שעליו לעזוב את הבית ב-1 במרץ, ושמלבד 100 מארק שיועברו לחשבונו הוא לא יראה עוד פרוטה מאביו. כשלושה חודשים אחר כך, ב-12 במאי 1917, נענה האב לבקשת שלום לסיוע במימון לימודיו באוניברסיטה, אך התנה את עזרתו בהתחייבותו של שלום שלא לעסוק בפעילות ציונית. שלום סירב לקבל תנאי זה וכתוצאה מכך נאלץ לחפש מקור פרנסה זמני. מאוחר יותר התפייסו השניים, ואביו מימן את לימודיו ואת כל הוצאות מחייתו עד שעלה לארץ ישראל, אך התמיד בסירובו לקבלו חזרה לביתו. בינתיים, ממרץ 1917 ועד יוני 1917, עבר שלום להתגורר בפנסיון שטרוק, שרבים מפוקדיו היו מהגרים יהודים מהמזרח שהיו בעלי נטיות סוציאליסטיות וציוניות. שם פגש לראשונה את זלמן רובשוב (שז"ר), אשר עודדו ללמוד יידיש ואחר כך סייע לו במציאת עבודה כמתורגמן מיידיש לגרמנית, לשם מימון הוצאות מחייתו. בשנת 1918 פורסם ספרו הראשון, תרגום של המהדורה השנייה והמתוקנת של ספר יזכור לחברי תנועת הפועלים הציונית שנפלו על משמרתם בארץ ישראל. על אף העובדה שבספר נכללו מאמרים מאת דוד בן-גוריון, י"ח ברנר ור' בנימין, סירב שלום לחתום על הספר, ובמקום זאת חתם N.N. (פלוני), מאחר שלא הסכים להיות מזוהה עם "משפטים אחדים בעלי צליל מילטריסטי" שהופיעו בספר. בין השנים 1915–1921 פרסם שלום בגרמנית מספר מכתבים ורשימות כלליות בנושאי יהדות וציונות. כמו כן, תרגם לגרמנית בשנים אלה יצירות נוספות, בהן הפיוט לחנוכה "מעוז צור" ויצירות משל חיים נחמן ביאליק ("הלכה ואגדה"), רבי מאיר בן ברוך מרוטנברג ("שאלי שרופה באש") וש"י עגנון ("מעשה רבי גדיאל והתינוק"). באותה תקופה, בשנת 1920, פרסם את רשימתו הראשונה בנושא הקבלה.
בחודש יוני 1917 גויס שלום לצבא, אך לאחר שלושה חודשים בלבד שוחרר בתואנה של אי-שפיות. לאחר שחרורו עבר ללמוד באוניברסיטת יינה, שם למד מתמטיקה ופילוסופיה. שנה מאוחר יותר, במאי 1918, בהשפעתו של ולטר בנימין, עבר ללמוד באוניברסיטת ברן, שבה החל ללמוד שפות שמיות ופילוסופיה. בתקופה זו החליט שלום להתחיל בלימודי מדעי היהדות במקום מתמטיקה. לפיכך, החליט לחזור לגרמניה ובחר להמשיך את לימודיו באוניברסיטת מינכן, שבה היה האוסף הגדול ביותר בגרמניה של כתבי יד עבריים. במינכן למד מספטמבר 1919 עד מרץ 1922 לימודי פילוסופיה, ושם כתב את הדיסרטציה על ספר הבהיר, שאותו תרגם לגרמנית ופירשו. בשנת 1922 קיבל תואר דוקטור באוניברסיטת מינכן בהצטיינות יתרה. שנה אחר כך פורסם ספרו Das Buch Bahir, המבוסס על עבודת הדוקטורט שלו. על אף בחירתו בלימודי היהדות והעדפתם על פני לימודים אחרים, חש עצמו שלום כחילוני ובחר שלא לשמור מצוות. עם זאת, לא היה אתאיסט. הוא סבר כי עולם ללא אמונה באלוהים הוא עולם לא מוסרי, וכי יהדות ללא המסורת היהודית לא יכולה להתקיים לאורך זמן.
לאחר עלייתו לארץ ישראל.
שלום עלה ארצה בספטמבר 1923 במסגרת העלייה השלישית, והשתלב עד מהרה בסגל ההוראה של האוניברסיטה העברית בירושלים, אז מוסד צעיר ויחיד מסוגו בארץ. בין השנים 1923 עד 1927 ניהל את המחלקה ליודאיקה בספרייה הלאומית בירושלים. במסגרת תפקידו פרסם, בשנת תרפ"ז, תוכנית למיון הספרים במקצועות מדעי היהדות, על בסיס השיטה העשרונית הבינלאומית של דיואי, הידועה בשם "שיטת שלום". באותן שנים פרסם את כל מאמריו בעברית בתחום הקבלה ברבעון לביבליוגרפיה של בית הספרים, "קריית ספר", והיה מכותביו הבולטים ביותר. כמו כן, חיבר רשימה ביבליוגרפית של כל החיבורים בתורת הסוד היהודית, שהיו ידועים לו עד אותה עת.
ב-5 בדצמבר 1923 נשא לאישה את אֶשָה בורכארדט, שאותה פגש לראשונה בהמבורג חמש שנים קודם לכן. השניים התגרשו בקיץ 1936. בדצמבר באותה שנה נשא שלום לאישה את פניה פרויד.