Louis Agassiz ble født i Môtier (nå Haut-Vully) i kanton Fribourg i Sveits. Han ble først utdannet hjemme, så gikk han fire år på videregående skole i Bienne; han fullførte sine grunnfag i Lausanne. Etter å ha valgt medisin som sitt yrke, studerte han suksessivt på universitetene av Zürich, Heidelberg og München, noe som utvidet hans kunnskaper innen naturhistorie, spesielt botanikk. I 1829 fikk han filosofisk doktorgrad ved Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg og i 1830 medisinsk doktorgrad ved München. Agassiz flyttet så til Paris hvor han møtte Alexander von Humboldt og Georges Cuvier, som bidro til hans karriere innen geologi og zoologi. Tidligere hadde han ikke hatt noen spesiell interesse for iktyologi, men det ville snart bli hans hovedfokus i sin yrkeskarriere.