Whittaker ble født den 27. desember 1920 i Wichita i Kansas. Han var sønn av Clive Charles og Adeline Harding Whittaker og den yngste av tre søsken. Moren fikk ham til å interessere seg for språk og faren fikk ham interessert i naturhistorie. I 1938 begynte han på Washburn Municicial College (senere Washburn University) i Topeka i Kansas. Han avla bachelorgrad i biologi og språk i 1942. Etter dette ville han studere økologi, men ble i stedet innrullert i militæret. Han gjorde tjeneste i United States Army Air Forces som værobservatør og meteorolog, med utstasjonering både i USA og England. Da han forlot militæret i 1946, gikk han videre på høyere universitetsstudier ved University of Illinois. I 1948 avla han ph.d-graden.