Après l'emménagement de sa famille à Vienne, Mannlicher fréquenta un lycée du arrondissement puis étudia les sciences de l'ingénieur à l’Institut technique de Vienne. Il fut d'abord ingénieur des chemins de fer autrichiens mais bientôt s'intéressa à la technique de l'armement, et la défaite des Autrichiens face à la Prusse à Sadowa, imputée alors à une infériorité de l'équipement de l’armée, en fit désormais son centre d'intérêt exclusif. Dans le cadre de la modernisation de l'armée l'État-Major autrichien organisa un concours où Mannlicher se classa finalement premier – au terme de plusieurs années de polémiques personnelles et politiques.