威尔特·张伯伦出生在费城宾夕法尼亚，是威廉·张伯伦家的第九个孩子，他的母亲叫奥利维亚鲁思·约翰逊，是一个家庭的工人和家庭主妇，他的父亲是焊工，保管，和勤杂工。他是一个体弱多病的孩子，曾经因为肺炎危及生命而在学校退学一年。早年张伯伦不喜欢篮球，因为他认为这是“一个适合胆小鬼的游戏”。相反，他是一个狂热的田径运动员：作为一个青年，他跳高成绩1.98米，400米跑了49秒。因为张伯伦是一个很高的孩子，10岁已经测量到1.82米。

当他17岁进入费城的欧弗布鲁克高中时身高已经有了2.12米，体重99kg，高中三年，张伯伦率领母校从1952-53赛季起连续打出19胜2负，19胜0负和18胜1负的胜率，为了充分发挥张伯伦的篮下优势，他的教练甚至要求队员专门练罚球不进，以便张伯伦抓下进攻篮板制造更多的得分。张伯伦留下了2206分的队史最高纪录和90分，74分，71分的单场得分数据。一年级时他的场均得分就达到了44.5分，而在那场得到90分的比赛中，有60分来自于下半场的12分钟内。

1955年张伯伦宣布将为堪萨斯大学篮球队效力。这时他的身高已经达到了2.16米，体重108kg，不过由于当时NCAA规定大一新生不得直接参加校队，张伯伦不得不暂时效力于一年级菜鸟队。不久后，刚刚赢得该季分区冠军的堪萨斯校队照例和一年级进行一场切磋，结果败给了张伯伦带领的球队。后来张伯伦自己对《费城每日新闻》的描述：“我们整场都在用鞭子抽打他们，81：71，我得了40分还是42分，大约30个篮板，15个盖帽。我就是要让那群目中无人的家伙看看，到底我有没有资格进入校队。”

1956年12月3号他迎来了自己的NCAA处子秀，当即就以52分打破校史纪录，率领母校97：69击败对手西北大学，闯入了NCAA总冠军赛，尽管最终历经三个加时，以1分之差惜败于北卡大学，但张伯伦依然得到了该季的MOP（最突出球员奖）。

第二年张伯伦顺利入选了全区和全美第一阵容，他甚至在全美田径比赛中也展示了自己超常的运动能力，以6尺6的成绩刷新了俯身式跳高纪录。1958年5月，感觉大学篮球已毫无挑战性的张伯伦决定加入NBA，但由于联盟的相关规定被迫滞留一年。1958-59赛季张伯伦以当时非常高的的5万美金签约著名的哈林篮球队，进行巡回演出。