史蒂文·温伯格出生于一个犹太移民家庭，但他是一个无神论者。1950年，他与谢尔登·格拉肖一同毕业于布朗克斯高中，之后两人都进入了康奈尔大学。1954年，温伯格获得了学士学位。随后，他前往哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所攻读研究生，开始了他的研究生涯。一年后，他回到普林斯顿大学，在山姆·特雷曼教授的指导下继续攻读博士学位，并于1957年完成博士学业。