Дэвид Боуи (урождённый Дэвид Роберт Джонс) родился в лондонском районе Брикстон. Его родители поженились в сентябре 1947 года, вскоре после рождения сына. Мать Дэвида, Маргарет Мэри «Пегги» Джонс (урождённая Бёрнс), имела ирландские корни. Она работала официанткой в кинотеатре в Роял-Танбридж-Уэллсе; отец, Хэйворд Стентон «Джон» Джонс, был сотрудником благотворительного детского фонда Barnardo’s. Семья жила на улице Стэнсфилд-Роуд, расположенной между южными районами Лондона — Брикстоном и Стокуэллом. Один из соседей вспоминал: «Худшее место и время для детства, чем Лондон сороковых, представить себе невозможно». До шести лет Боуи учился в подготовительной школе Стокуэлла, где приобрёл репутацию одарённого и целеустремлённого ребёнка, но в то же время дерзкого скандалиста.
В 1953 году семья Боуи переехала в соседний пригород — Бромли. Там Дэвид поступил в начальную школу Burnt Ash Junior School, расположенную на Рэйнджфилд-Роуд (ныне известную как Burnt Ash Primary School). В 1957—1958 годах он состоял в футбольной команде школы. Вокальные способности Дэвида в школьном хоре оценивали как «удовлетворительные», игру на флейте — выше средней. В девять лет он начал посещать открывшиеся классы музыка и хореография, где показал незаурядные творческие способности: учителя называли его интерпретации «ярко артистическими», а его координацию «удивительной» для ребёнка. В том же году его интерес к музыке получил дальнейший стимул: отец принёс домой коллекцию американских пластинок — Frankie Lymon & The Teenagers, The Platters, Фэтса Домино и Литла Ричарда. Впоследствии Боуи так высказывался о «Tutti Frutti»: «Я будто услышал Бога». Большое впечатление на ребёнка произвёл Элвис Пресли, когда он увидел как под песню «Hound Dog» танцует его кузина. Позднее Боуи говорил, что рок-н-ролл поразил его «до глубины души», после этого он начал активно покупать пластинки. К концу следующего года Дэвид получил в подарок укулеле и самодельный бас, начав участвовать в скиффл-сессиях с друзьями. Одновременно мальчик увлёкся игрой на фортепиано. Его сценические номера были в стиле почитаемых им Пресли и Чака Берри. Участники местного скаутского движения Cub Scout описывали их как «завораживающие… подобно чему-то инопланетному». Отец всегда поощрял мечту сына стать артистом и в конце 1950-х годов взял Дэвида на встречу с артистами, готовящимися к Royal Variety Performance, где познакомил его с Альмой Коган и Томми Стилом. Сдав экзамен 11+, Боуи поступил в Средняя техническая школа Бромли, ныне известную как Школа для мальчиков Рэйвенс Вуд.
Биограф Боуи Кристофер Сэндфорд так описывал эту нетипичную техническую школу:
[quote]Несмотря на свой статус, к моменту приезда Дэвида (1958 год), заведение было богато тайными ритуалами, как и любая [английская] частная школа. Были , названные в честь таких государственных деятелей XVIII столетия, как Питта и Уилберфорса. Существовала единая и продуманная система поощрений и наказаний. Имелся акцент на языках, науках и особенно дизайне, где под руководством Фрэмптон, Оуэн
Сводный брат Боуи по матери, Терри Бёрнс, существенно повлиял на становление мальчика. Бёрнс, который был на 10 лет старше Боуи, страдал шизофренией и эпилепсией и периодически лечился в психиатрической больнице; он познакомил Дэвида с современным джазом, буддизмом, бит-поэзией и оккультизмом. Дальние родственники Дэвида тоже страдали от различных шизофренических расстройств, в том числе тётя, которую поместили в лечебное учреждение; другая родственница перенесла лоботомию; эти обстоятельства повлияли на его ранние работы.
Боуи изучал искусство, музыку и дизайн, включая типографское макетирование и печать. Дэвид увлёкся такими исполнителями современного джаза, как Чарльз Мингус и Джон Колтрейн. На рождество 1961 года мать подарила ему пластмассовый саксофон фирмы Grafton (саксофон); вскоре он начал брать уроки у баритон-саксофониста Росс, Ронни. В 15-летнем возрасте Боуи подрался со своим другом Джорджем Андервудом из-за девушки: Андервуд, носивший перстень на пальце, ударил Боуи в левый глаз, и тот четыре месяца провёл в больнице. После серии операций врачам так и не удалось полностью восстановить зрение юноши, в результате травмы у него возникло дефектное восприятие глубины поля зрения и анизокория. Боуи утверждал, что восприятие цвета утрачено (постоянно присутствует коричневый фон), хотя травмированный глаз и может видеть. Зрачок этого глаза стал мидриатичным, что создавало эффект разного цвета глаз и впоследствии стало одной из отличительных черт артиста. Несмотря на инцидент, Боуи сохранил хорошие отношения с Андервудом, который создавал иллюстрации для ранних альбомов музыканта.
