Son arrière-arrière-grand-père, Jean-Henri d'Anthès (1670-1733), issu d'une famille originaire du Palatinat, avait été intégré à la noblesse française par Louis XV en . Son père, Joseph-Conrad d'Anthès (1773-1852), riche propriétaire d'Alsace, fait partie des contingents militaires qui, sous les ordres du marquis de Bouillé, tentèrent les 20 et de favoriser la fuite de Louis XVI, ce qui l'obligea à émigrer lui-même. Au retour d'émigration, il épouse le , Marie-Anne-Louise comtesse de Hatzfeld (1784-1832), nièce du prince de Hatzfeld, avec laquelle il eut six enfants, et fut député sous la Restauration. Georges-Charles, le troisième enfant après deux filles, et donc le fils aîné, fut destiné à la carrière des armes. Mais auparavant il commença ses études en Alsace au collège libre de Lachapelle-sous-Rougemont, puis à Paris au Lycée Condorcet (alors collège Bourbon). Après avoir vainement tenté d'entrer au corps des pages de Charles X, dont son oncle était pourtant le gouverneur, il est admis quatrième à Saint-Cyr en 1829. Lors de la révolution de juillet 1830, il fait partie des détachements de l'École militaire qui tentèrent de soutenir à Paris la cause de Charles X, et, lorsque ce dernier dut prendre la route de l'exil, d'Anthès, fidèle à ses convictions, refusa de servir la Monarchie de Juillet. Ayant le grade d'officier, il démissionna, et, après un bref séjour en Vendée auprès de la duchesse de Berry, il rentra en Alsace auprès de son père.