1月2日，阿西莫夫出生在原苏联斯摩棱斯克的彼得洛维奇，双亲是犹太人。3岁时，他随家庭迁居美国纽约州的布鲁克林，1928年加入美籍。

生性聪明的阿西莫夫年方5岁就在当过会计师的父亲辅导下开始自学。7岁时，他居然已能教5岁的妹妹念书了。9岁那年，他在父亲开的杂货店里首次接触到科幻杂志。这些流行刊物为阿西莫夫开启了阅读之门，使他对知识产生了一种渴求，后来还将他引入了写作生涯。

中学时代的阿西莫夫喜欢独来独往，常给人以傲慢的印象。但阿西莫夫也完全能够静下心来学习。他有着强烈的求知欲，而且毫不挑剔，什么都想学。他15岁便念完高中，迈进了哥伦比亚大学化学系的课堂。课余时间，他一边大量阅读科普和科幻作品，一边积极思考问题，同时内心也涌起了一种创作的冲动。18岁那年，他发表了第一篇科幻小说《被放逐的维斯塔》。21岁时，他在著名科幻编辑约翰·W·坎贝尔点拨下，写出了科幻短篇经典《黄昏》并一举成名。

1939年，阿西莫夫从哥伦比亚大学本科毕业，其后又相继取得了该