Francesco Denza inntrådte i svært ung alder i fransiskanerordenen, men gikk senere over til barnabittenes. Han studerte ved barnabitterkollegiet i Resina (Ercolano; ved Napoli) der han avla sine ordensløfter i 1851. Deretter studerte han til 1853 filosofi i Macerata og deretter teologi i Roma. Der ble han kjent med jesuitten, astronomen og meteorologen Angelo Secchi, som vekket hans begeistring for naturvitenskaper og så studerte under.