西格蒙德·弗洛伊德於1856年5月6日出生在奧地利摩拉維亞（Moravia，現屬捷克）的一個猶太人家庭。4歲時，弗洛伊德跟隨家人遷居到維也納，並在那裏度過了他的大半生。
他的父親是一個誠實善良的小商人，性格敦厚，喜歡助人為樂，這些因素對弗洛伊德的成長產生了很大影響。
弗洛伊德從小就顯示出異於常人的非凡才智。在進入大學之前，他對成為政治家和研究進化論充滿興趣，但做一名醫生是一個猶太人更好的職業選擇。有一次，他在一名叫卡爾·布魯爾教授的課上，聽到卡爾·布魯爾聲情並茂地朗誦歌德論自然的散文，當時的情景使弗洛伊德心血來潮地下定決心要成為一名醫科學生。因此，在他17歲那年，他憑借著自己的優異成績，順利地進入了維也納大學醫學院。
在大學期間，他花費大量時間去學習生物學、病理學、醫學、外科手術等課程，度過了一段愉快的學習生涯。1881年3月，弗洛伊德拿到了醫學博士學位。本打算在大學裏從事神經醫學研究的他，卻因為自己的猶太背景而無法遂願。於是，他隻好選擇在艾內斯特·布呂克教授的生理實驗室從事理論研究，並在這一時期結識了他日後的重要合作夥伴——約瑟夫·布洛伊爾（Joseph Breuer）。
不久後，弗洛伊德在布呂克的建議下離開了生理實驗室，並於1882年7月進入維也納全科醫院任外科醫生。1883年5月，他又轉入精神病治療所任副醫師。兩年後，他又被維也納大學醫學院任命為神經病理學講師。這一時期，弗洛伊德在與布洛伊爾共同工作期間，對精神分析產生了濃厚的興趣。布洛伊爾不僅在工作和生活等方麵為弗洛伊德排憂解難，而且還教會了弗洛伊德去探索新的方法治療歇斯底裏症。比如，他從布洛伊爾的病人安娜·歐的病例中學會了催眠及宣泄療法。
1885年8月，布呂克教授幫助弗洛伊德獲得了一筆數額可觀的留學獎學金，使他得以前往巴黎在沙可門下學習催眠，並在沙爾彼得裏哀爾醫院獲得了一份實習工作。1886年2月，弗洛伊德返回維也納，並在同年9月與訂婚四年之久的馬莎·伯萊斯完婚。二人在婚後共養育了三男三女，其中的安娜·弗洛伊德後來效仿自己的父親，也成了一名極具聲望的心理學家。
在師從沙可期間，弗洛伊德在沙可的思想影響下，將自己的研究方向從軀體轉到了心理，他也從一個神經學家搖身一變成了精神病理學家。
1895年，弗洛伊德與布洛伊爾合作，將他們對歇斯底裏症的研究成果寫成《歇斯底裏研究》一書，這為弗洛伊德創立精神分析學奠定了理論基礎。
1897年，弗洛伊德開始了對自我分析的研究，他認為自我分析的關鍵就在於對夢進行解析。他提出了人的心理障礙源於性緊張的積累的觀點。他將自我分析的結果寫成了《夢的解析》一書，並於1900 年出版。時至今日，這本書仍舊被人們認為是弗洛伊德最偉大的著作。
《夢的解析》一經出版，精神分析學便蔚然興起，很多癡迷於這方麵研究的年輕學者，紛紛聚集到弗洛伊德的身邊。他們成立了星期三心理研究小組（也稱維也納精神分析小組），並於1902 年以此為基礎，創立了心理分析學會。其中的很多人都在這一領域取得了顯赫的成就，譬如卡爾·古斯塔夫·榮格（Carl G. Jung）、阿爾弗雷德·阿德勒（Alfred Adler）等。