坪井为周防國（今山口县防府市地区）出身，生父为医师原显道，由藩医坪井信道收为养子。1863年，时年20岁的坪井搭乘参加了下關戰爭，炮击外国人。战斗中坪井震惊于西方国家可以仅用少量军舰发起猛烈的攻击，在当年晚些时候加入长州藩海军，并在藩里开办的海军学校里学习英语和航行技术。