جامعة كاليفورنيا، سان دييغو
وُلد تونيغاوا في ناغويا، اليابان، وارتاد مدرسة هيبيا الثانوية في طوكيو. وحين كان طالبًا في جامعة كيوتو، أعجب تونيغاوا بنظرية المشغل بعد قراءة أوراق بحثية لفرانسوا جاكوب وجاك مونو، ويرجع الفضل لهما جزئيًا في إلهامه ليهتم بعلم الأحياء الجزيئي. تخرج تونيغاوا من جامعة كيوتو في عام 1963، وبسبب الخيارات المحدودة لدراسة علم الأحياء الجزيئي في اليابان في ذلك الوقت، انتقل إلى جامعة كاليفورنيا، سان دييغو ليكمل دراسة الدكتوراه تحت إشراف الدكتور ماساكي هاياشي. ونال شهادة الدكتوراه في عام 1968.