弗洛伊德出生於奧地利弗菜堡的一個猶太商人家庭。父親是布匹商；母親是父親的第二個妻子，她把所有的愛都寄托在年幼的弗洛伊德身上。弗洛伊德3歲時，父親所從事的販布行業局勢惡化，父親的生意終至破產，債務纏身。
無奈之下，家人背井離鄉，來到維也納尋求生計。一次，父親曾對弗洛伊德講過一個故事：「當我還年輕的時候，有一天我在你出生的城裡散步。那天是禮拜天，我穿著整齊，頭戴一頂新貂皮便帽。路上我碰到一位基督徒，他一邊推我，抓起我的便帽丟到汙泥裡，一邊罵道：「猶太狗！滾下人行道！」那該怎麼辦呢？我只好乖乖地走下人行道，到泥路上去把便帽拾起來。」父親講這個故事是希望弗洛伊德能以此為鑑，猶太人必須逆來順受，忍氣吞聲，在嚴酷的現實中求得生存。
在這種社會氛圍下，還是小學生的弗洛伊德也發現周遭氣氛不對，他只好少與人交往，在書堆裡打發寂寞的日子，以求自保和不受幹擾。他幾乎無所不讀，且理解力極強，在他看來，求知與求生仿佛是一回事。到了中學，在老師和朋友的支持下，弗洛伊德開始與現實有了接觸，於是，他決心要為某種大計劃、大構想而奮鬥，並且儘可能地維護尊嚴，決不像父親那樣忍氣吞聲地生活。1873年，弗洛伊德以優異成績畢業於維也納的一所中學，進入維也納大學就讀醫學。
弗洛伊德學醫並不完全是為了從事臨床醫療工作，而是想用科學的方法去研究人和社會。由此，他跟隨當時著名的生理學家布魯克從事生物學研究整整3年，科研選題為《魚類的神經結構和人類的大腦解剖》。隨後，他又赴法國與當時著名的法國精神病學家查爾科特合作研究精神病學。這是弗洛伊德在學術道路上的一次轉折，這一轉折在某種意義上決定了他後來的全部學術生活。1876年至1882年，弗洛伊德在維也納生理研究所任助理研究員。1882年到1885年8月，弗洛伊德離開研究所去做臨床醫生，在維也納綜合醫院工作了3年。在從事臨床工作的同時，弗洛伊德並沒有放棄科學研究。
他曾研究過神經在骨髓中的走向，還親自參與了一部分的試驗工作拿自己做受試者對古柯鹼的臨床藥效進行積極的探索。後來，弗洛伊德在維也納以神經病理學家的身份開診所，兼任維也納大學客座講師職。這一職務使他由神經病學轉向心理學，而有關精神分析的系統講述和寫作工作也由此開始。1895年，弗洛伊德與布魯爾合作出版了《歇斯底裡研究》書。這本書對弗洛伊德來說是一個階段性學術總結。自這論著發表之後，弗洛伊德的思想變得十分激進，並在日後發揮出「泛性論」的觀念。從此，弗洛伊德的研究開始日漸系統化。
1893年至1900年，弗洛伊德為了迅速發展精神分析理論，不斷地進行自我分析。1900年，他出版了《夢的解析》一書。在這本書裡，他分析了自己及病人講出的夢例，認為在人的精神活動中，夢是滿足欲望的偽飾表現，在精神內部，願望要滿足就會與諸般禁忌之間形成衝突，夢是這種衝突妥協的結果。這本書出版後，遭到了當時醫學界的冷落。10年以後，這本書オ受到重視。一批著名學者，如榮格等拜入他的門下，精神分析學派初步形成。1908年，「精神分析學會」在維也納成立。
在瑞土的蘇黎士，在榮格主持下的「弗洛伊德協會」吸引了來自世界各國的研究者，培養了一批具有國際影響的精神分析工作者這時弗洛伊德已完成由神經學家向心理學家的轉變，他發展出來的精神分析理論引起學術界的轟動。