Widerøe ble født i Kristiania i 1902. Han var sønn av handelsagent Theodor Widerøe (1868–1947) og Carla Johanne Launer (1875–1971). Han var bror til flygeren Viggo Widerøe, grunnleggeren av flyselskapet Widerøe. Han tok examen artium ved Hallings skole i 1920. Samme høst reiste han til Karlsruhe i Tyskland og begynte ved Det tekniske universitetet i Karlsruhe.