František Kupka se narodil 23. září roku 1871 v Opočně v Zámecké ulici čp. 6 jako první dítě notářského úředníka Václava Kupky a jeho druhé ženy Josefy, rozené Špačkové. Pokřtěn byl opočenským farářem Josefem Mnohoslavem Roštlapilem. Z rodného města, kterému dominoval zámek šlechtického rodu Colloredo-Mansfeldů, si Kupka odnesl svou první silnou dětskou vzpomínku, kterou zmiňuje v dopise z roku 1900 H. Jelínkovi. Jednalo se o štípnutí labutím zobákem do pravé ruky, když ho prý pyšná matka nesla na rukou zámeckým parkem na odiv sousedkám. V Opočně Kupka strávil svých prvních třináct měsíců života jako nejmladší člen rodiny úředníka, člena místní maloměstské honorace, která měla do zámeckého parku přístup. Mnohem později, jako začínající malíř, se sem vracel přitahován klášterem kapucínů, ukrývajícím ve svých útrobách neobyčejné sochy a obrazy.

Své dětství strávil Kupka v nedaleké Dobrušce, kde otec získal místo obecního tajemníka a rodina se sem přestěhovala v roce 1872. Jedním z důvodů mohl být též vztah Kupkovy maminky k jejímu rodišti – Dobrušce. Kupkovi nejdříve bydleli ve Školní ulici čp. 254. Václav Kupka se v Dobrušce zavedl jako svědomitý, spořádaný, nevýrazný úředník, který se držel v přízni svých nadřízených. Do veřejného života sám o sobě ale nijak aktivně nezasahoval. Soustředil se především na zajištění početné rodiny.

Dobruška měla tehdy jiný ráz než malířovo rodné Opočno, které bylo zároveň aristokratickým sídlem. Město prožívalo vzestup společenského ruchu a hospodářského rozmachu, působilo spořádaně a dle Kupkových vlastních vzpomínek bylo tzv. skandálu prázdné. Školní docházku absolvoval malý František v chlapecké škole v Dobrušce (1877–1883), později přešel do školy v Olešnici v Orlických horách, kde pobýval na handlu u mlynáře Vogela. Hlavním důvodem bylo, aby se naučil německy, pátou třídu, do které nastoupil, proto opakoval. Už v této době je na osvědčení o školní docházce uvedeno, že má výjimečné nadání pro kreslení. O Velikonocích roku 1879 vážně onemocněl černými neštovicemi, které se trvale podepsaly na jeho obličeji.

26. července 1881 Františkovi zemřela matka, jejíž ztrátou velmi trpěl. V roce 1882 zakoupil vdovec Václav Kupka přízemní dům čp. 323 u kostela, na němž je dnes umístěna pamětní deska. Záhy se otec znovu oženil a manželka Alžběta Martínková mu porodila syna Karla. S macechou František nevycházel a zhoršil se mu školní prospěch. Ničila mu kresby, zakazovala mu věnovat se malování, a proto se k nim uchyloval jen potají na půdě. Početná rodina tísnila v malém dvoupokojovém bytě, proto později otec přistavěl ještě jednu místnost na dvoře, kde se po návratu z Olešnice ubytoval František Kupka. Údajně měl její stěny sám vyzdobit malbami. Do dnešní doby se ovšem nedochovaly.

V roce 1884 živil Václav Kupka pět dětí a začal uvažovat o zaměstnání pro syna Františka. Ten proto předčasně ukončuje školní výuku a v necelých 13 letech nastupuje do učení k sedláři Josefu Šiškovi z Vambeřic, který byl též malířem pokojů a dekoratérem. Šiškovi je připisováno Kupkovo první zasvěcení do tajů spiritismu. Je možné, že i tyto okultní zkušenosti propojené v budoucnu se studiem dalších nauk, včetně přírodních věd, otevírají u Kupky cestu od symbolistního figurálního umění k abstrakci.

Pro Josefa Šišku vyrobil Kupka firemní štít (1885), jedná se o jeho nejstarší známé a dochované dílo. Během svého učení u Šišky objevuje mladý Kupka barokní kostely a krajinu po celém okolí. Sám uvádí, jak jej oslovil poutní kostel a jeho areál ve Vambeřicích. V učení zůstává do roku 1887. Poté opouští domov a vydává se na cestu po Čechách, která ho zavede do Domažlic, kde je zaměstnaný jako drtič barev u malíře Pecky. Předstírajíc ztrátu své pracovní knížky, nechává se u něj najmout jako malířský tovaryš. Učí se zde tvořit krajiny a postavy světců. Po návratu do Dobrušky se začíná věnovat malování vývěsních štítů či kostelních korouhví.

V této době do jeho života aktivně vstoupil místní starosta Josef Archleb (1843–1913). Osvícený muž, nakloněný technickým výdobytkům doby, se stal kromě jiného hlavním iniciátorem krajinských hospodářských a průmyslových výstav v Dobrušce. Ve městě si otevřel fotoateliér a v roce 1880 sem přenesl svůj závod na výrobu likérů ,,La ferme“. Po shlédnutí Kupkových maleb, vystavených u otcovského domu, se stal malířovým prvním mecenášem. Objednal si u něj obraz svého patrona, svatého Josefa, a patrně i vývěsní štít pro městskou spořitelnu.

Archleb Kupkovi doporučil kurzy kreslení u Aloise Studničky (1842–1927), svého přítele, pokrokového ředitele Všeobecné řemeslnické školy v Jaroměři. Kupka u Studničky v Jaroměři absolvoval jako soukromý student tříměsíční kurz kreslení a připravil se na přijímací zkoušky na pražskou Akademii výtvarných umění. Na svého učitele vzpomínal s úctou a vděčností a považoval tyto tři měsíce za nejšťastnější ve svém životě. 

Jaroměř Kupka spojuje se svou první, neopětovanou láskou k patnáctileté dceři hostinského. Během čekání na ni a snaze ji oslovit objevil na jaroměřickém hřbitově náhrobek tchyně Matyáše Bernarda Brauna Anny Miseliusové od sochaře samotného. Při rozjímání a zkoumání lidské fyzické konečnosti si odnesl z tohoto příležitostně otevřeného hrobu lidské pozůstatky. Vzpomíná, že to už několikrát udělal jako malé dítě, když byl rušen hřbitov u kostela sv. Václava v Dobrušce, kde naproti přes ulici bydlel s rodiči. Annu Miseliusovou uvádí jako svoji múzu, která se mu několikrát zjevila i ve snech.

Na začátku školního roku 1889 Kupka nastoupil na Akademii výtvarných umění v Praze do speciálky historické a náboženské malby profesora Františka Sequense (1836–1896). Na živobytí si přivydělával hodinami kreslení, školními prémiemi a jako spiritistické médium.

Raná léta Františka Kupky známe především z jeho korespondence. Na výzvu svého přítele, básníka Josefa Svatopluka Machara (1864–1942), zaslal Kupka do Rudých květů přitažlivě napsaný životopis, který dodnes představuje jeden z nejdůležitějších zdrojů k poznání jeho dětství, uměleckého a životního růstu.

V roce 1889 si během letních prázdnin v Dobrušce pronajímá ateliér, bývalou komoru a sýpku v domě čp. 39 (U Netíků), kterou používal dříve též amatérský malíř a soustružník Alois Beer (1833–1897). Krátce před tím, než František dokončil poslední rok studia, umírá 28. února 1891 jeho otec Václav Kupka. V té době byl počtvrté ženat a celkem přivedl na svět sedm dětí. 22. srpna 1891 získává mladý malíř diplom na pražské Akademii a účastní se studentské výstavy v Rudolfinu, kde je označen za jednoho z nejlepších figuralistů školy.

Důležitým okamžikem ve Františkově životě byl fakt, že jej starosta Josef Archleb finančně podpořil a otevřel mu cestu k uměleckému vzdělání v Praze. Pro Archleba namaloval Kupka firemní obraz, propagující jeho továrnu na likéry „La ferme“ (1891). Jednalo se o novou tovární budovu s vysokým komínem, kterou Archleb nechal postavit v Opočenské ulici v roce 1891, Kupka ji zachytil v pozadí firemního obrazu. Paneau zůstalo z neznámých důvodů nedokončeno. Ve svých detailech připomíná Hynaisovou oponu Národního divadla v Praze, kterou se Kupka patrně inspiroval. V této době svá díla signuje s odkazem na slovanství „Dobroš“ nebo „D. Kupka“.