Thorstein Wereide var sønn av gårdbruker Gunnar Absalonson Vereide (1853–1919) og Marte Torsteinsdatter Rye (1852–1927). Etter oppveksten på Ytre Vereide ved Gloppefjorden havnet han på bygdas private middelskole, før han reiste til Bergen og tok examen artium ved Hambros skole i 1903. Deretter var han ett år ved Volda lærarhøgskule og ett år ved Krigsskolen. Omkring 1910 ble han cand.real. ved Universitetet i Oslo. Avhandlingen sikret ham en doktorgrad i 1913. Den handlet om termodiffusjon og bygget på oppdagelser som sveitseren Charles Soret (1854–1904) hadde gjort omkring 1879.