Né à Clermont, en Auvergne, Blaise Pascal perd sa mère, Antoinette Bégon, à l’âge de trois ans. Son père, Étienne Pascal (1588-1651) très intéressé par les mathématiques et les sciences, était un juge local et membre de la petite noblesse. Blaise Pascal avait deux sœurs, Jacqueline, née en 1625, et Gilberte (née en 1620, mariée en 1641 à Florin Périer) qui lui survécut.

En 1631, Étienne se rend avec ses enfants à Paris. Il décide d’éduquer lui-même son fils qui montrait des dispositions mentales et intellectuelles extraordinaires. En effet très tôt, Blaise a une capacité immédiate pour les mathématiques et la science, peut-être inspiré par les conversations fréquentes de son père avec les principaux savants de l’époque : Roberval, Mersenne, Desargues, Mydorge, Gassendi et Descartes.

À onze ans, il compose un court Traité des sons des corps vibrants et démontre la 32e proposition du Ier livre d’Euclide. Étienne réagit en interdisant à son fils toute poursuite de ses études en mathématiques jusqu’à quinze ans, afin qu’il puisse étudier le latin et le grec. Sainte-Beuve (dans son Port-Royal, III, p. 484) raconte :

« Je n’ai rien à dire des éléments de géométrie, si ce n’est que Pascal, qui les avait lus en manuscrit, les jugea si clairs et si bien ordonnés, qu’il jeta au feu, dit-on, un essai d’éléments qu’il avait fait lui-même d’après Euclide, et qu’Arnauld avait jugé confus ; c’est même ce qui avait d’abord donné à Arnauld l’idée de composer son essai : Pascal le défia en riant de faire mieux, et le docteur, à son premier loisir, tint et gagna la gageure. »

À douze ans (1635), il commence à travailler seul sur la géométrie et découvre que la somme des angles d’un triangle est égale à 180°.

Le travail de Desargues intéressa particulièrement le jeune Pascal et lui inspira, à seize ans, un traité sur les sections coniques : Essai sur les coniques. La majeure partie en est perdue mais un résultat essentiel et original en reste sous le nom de théorème de Pascal. Le travail de Pascal était si précoce que Descartes, quand il a vu le manuscrit, croyait qu’il était de son père.

En 1638, Étienne, opposé aux dispositions fiscales du Cardinal de Richelieu, quitte Paris avec sa famille pour échapper à la Bastille. Lorsque Jacqueline, sœur de Blaise, dit un compliment particulièrement bien tourné devant Richelieu, Étienne obtient sa grâce. En 1639, la famille s’installe à Rouen où Étienne devient commissaire délégué par le Roi pour l’impôt et la levée des tailles.

À dix-huit ans (1641), Pascal construit la Pascaline, machine à calculer capable d’effectuer des additions et des soustractions afin d’aider son père dans son travail. Il en écrit le mode d’emploi : Avis nécessaire à ceux qui auront la curiosité de voir ladite machine et s’en servir. Plusieurs exemplaires sont conservés, en France, au Musée des Arts et Métiers à Paris et au musée de Clermont-Ferrand. Bien que ce soit le tout début du calcul mécanique, ce fut un échec commercial à cause de son coût élevé (100 livres). Pascal améliorera la conception de la machine pendant encore dix années et en construira une cinquantaine d’exemplaires.