وُلد آرثر إغناتيوس كونان دويل في 22 مايو 1859 في 11 ساحة بيكاردي، أدنبرة، اسكتلندا.

والده، تشارلز التامونت دويل، وُلد في إنجلترا لعائلة ذات أصول ايرلندية كاثوليكية، ووالدته، ماري(المولودة فولاي)، كانت ايرلندية كاثوليكية. والداه تزوجا عام 1855. في عام 1864 تفرقت العائلة بسبب إدمان تشارلز المتزايد على الكحول، لتعود وتجتمع ثانية في عام 1867 وتعيش في مجمع شقق سكنية متواضع في 3 ساحة سيانسز (بالإنجليزية 3 Sciennes Place).

بدعم من أقاربه الأثرياء، أُرسل دويل إلى مدرسة سانت ماري هول التحضيرية الكاثوليكية (Stonyhurst St Mary’s Hall) في ستونيهرست، وكان يبلغ من العمر وقتها 9 سنوات. دخل إلى مدرسة ستونيهرست الداخلية (Stonyhurst College) وبقي فيها إلى غاية 1875. بين 1875 و1876 درس في مدرسة ستيلا ماتوتينا (Stella Matutina) اليسوعية في النمسا.

بعد ذلك رفض دويل التدين وأصبح ملحدا، واهتم بدراسة الأرواح. بين 1876 و1881 درس الطب في كلية الطب بجامعة أدنبرة، كما عمل لبعض الوقت في برمنغهام وشفيلد وشربشاير. خلال سنوات الدراسة، بدأ دويل بكتابة قصص قصيرة. قصته الخيالية الأولى، “مزرعة غورسثورب” قُدمت بطريقة غير ناجحة في مجلة Blackwood. ثم نشر قصة “لغز وادي ساساسا” التي تدور أحداثها في جنوب أفريقيا وطبعت في مجلة Chambers’s Edinburgh في 6 سبتمبر 1879. في 20 سبتمبر 1879، نشر أول مقال أكاديمي له، “الجيلزيميوم باعتباره سما” في المجلة البريطانية الطبية.

عمل دويل كطبيب على متن قارب لصيد الحيتان في 1880، وبعد تخرجه من الجامعة عام 1881 عمل مجدداً على متن قارب يُبحر في الساحل الغربي لأفريقيا.

أكمل دويل دراسته للحصول على شهادة الدكتوراه عام 1885 وكان موضوع دراسته مرض التابس الظهري.