Fontenelle ble født inn i en tjenesteadelig familie. Faren, François Le Bouyer de Fontenelle (1611–1693), var jurist og moren Marthe Corneille (1623–1696), var dramatikerbrødrene Pierre og Thomas Corneilles søster. Fontenelle studerte ved jesuittkollegiet i Rouen – skolen fikk senere navnet Lycée Pierre-Corneille. Deretter startet han opp som advokat, men tapte sin første og eneste sak og avbrøt denne karriereveien.