Родился в строгой протестантской семье. Отец работал инженером-электриком в компании Appalachian Electric Power, мать до замужества проработала 10 лет школьной учительницей. Джон был крещён в Епископальной церкви. У него была младшая сестра Марта (родилась 16 ноября 1930 года).
Нэш посещал детский сад и государственную школу и учился по книгам, предоставленным его родителями, бабушкой и дедушкой. Особыми успехами он не отличался, а математику вообще не любил — в школе её преподавали скучно. Когда Нэшу было 14 лет, к нему в руки попала книга Эрика Т. Белла «Творцы математики». «Прочитав эту книгу, я сумел сам, без посторонней помощи, доказать малую теорему Ферма», — писал Нэш в автобиографии.