1826年、パリに生まれた。父はパリ市とポリーヌ・デモティエの建築家ルイ・モロー ()。母は音楽家だった。ギュスターヴは体が弱く、6歳のころから素描をして遊ぶようになった。1843年に最初のイタリア旅行をした。1844年にフランソワ＝エドゥアール・ピコ (1786年-1868年) の弟子となった。1846年、エコール・デ・ボザール（官立美術学校）に入学。1848年と1849年に2度にわたりローマ賞のコンクールに挑戦し失敗した。その後、エコール・デ・ボザールを退学。親交のあったテオドール・シャセリオーをはじめとしたロマン派の画家から影響を受けた。シャセリオーの様式的影響は『雅歌』（ディジョン美術館）や『アルベラの戦いから逃亡したのち、疲れて足を止め池から水を飲むダリウス』（モロー美術館）に見られる。1851年に制作した『ピエタ』（現在所在不明）には、ウジェーヌ・ドラクロワの影響がみられる。