Hanfried Ludloff war das einzige Kind des Orthopäden Karl Ludloff und Margarete Litten (* 1877), einer Schwester von Fritz Litten. Seine frühe Kindheit verbrachte er in Königsberg. Später zog die Familie nach Breslau, wo der Vater eine Stelle als Honorarprofessor an der dortigen Universität erhalten hatte. Ludloff besuchte in Breslau das humanistische Johannesgymnasium. In dieser Zeit freundete er sich mit Karl Friedrich Bonhoeffer an, dessen Familie seit 1906 mit den Ludloffs verkehrte. Ab 1914 – der Vater hatte zwischenzeitlich einen Ruf an die neu gegründete Universität Frankfurt am Main erhalten – wechselte er auf das Goethe-Gymnasium in Frankfurt. Nach dem Abitur meldete sich Ludloff 1917 als Kriegsfreiwilliger und diente im 2. Nassauischen Feldartillerie-Regiment Nr. 63. Von Juni bis November 1918 nahm er in seiner Eigenschaft als Kanonier unter anderem an der Schlacht an der Aisne und an der Schlacht an der Marne teil. Nachdem Ludloff als Fähnrich aus der Armee entlassen worden war, studierte er ab 1919 Mathematik und Physik zunächst in Frankfurt. Er wechselte später an die Ludwig-Maximilians-Universität München und gehörte dort zum Umfeld von Arnold Sommerfeld, der ihn 1922 nach Göttingen zu Max Born weiterempfahl. 1924 promovierte Ludloff bei Ludwig Prandtl in Göttingen auf dem Gebiet der Hydrodynamik zum Thema "Stabilitätsuntersuchungen der Wellenbewegung eines Systems rotierender Flüssigkeitsmassen."