Som barn ble Nuon Chea oppdradd etter både kinesiske og kambodsjanske skikker. Familien gikk til et theravadabuddhistisk tempel for å be, men fulgte også kinesisk folkereligiøse skikker til kinesisk nyttår og qingmingfesten. Nuon Chea begynte på skolen som syvåring og ble undervist i thai, fransk og khmer. Han studerte rettsvitenskap ved Thammasat-universitetet i Bangkok, der han ble medlem av Thais Kommunistiske parti.