在宋应星的童年时代，他与兄长宋应升共同在叔祖宋和庆开设的家塾中接受教育。随后，他在家乡私塾中学习，受到族叔宋国祚教授，并且成为新建举人邓良知门下的学生。从小，宋应星就展现出了非凡的聪明才智和记忆力，他能够轻松地创作诗歌并迅速掌握各种知识。在他成长过程中，受到了程颐、程灏、周敦颐、朱熹以及张载等宋代四大家思想的影响，其中尤其推崇张载的关学，这为他的唯物主义自然观提供了理论基础。

除了深厚的儒家文化根基之外，宋应星对天文学、声学、农学及工艺制造都有着浓厚兴趣。他不仅阅读了李时珍《本草纲目》这样的经典著作，而且还喜欢音乐和作诗。这股热情使他常与朋友们一起去郊游，在风景如画的地方相互催诗激励，同时讨论国家大事。

万历四十三年，当时只有29岁的宋应星考取全省第三名举人，其兄也名列第六，他们因而被称为“奉新二宋”。虽然他们未能通过会试，但这次成功考取让他们更加坚定了继续追求科举梦想的心志。为了准备更好的参加考试，他们前往白鹿洞书院进修，那里的舒曰敬老师是当时的一位有名学者。

尽管再次参加会试仍未能获得好成绩，但他们并没有放弃，而是在天启及崇祯初年的几次努力后，最终决定停止参与科举考试。在此之后，崇祯四年，Song 应升被任命为浙江桐乡县令，而Song 应星则回到了故乡照顾老母。在崇祯八年期间，他担任江西省袁州府分宜县学教谕，对生员进行教学工作，这也是他一生中的重要阶段，因为所有主要著作都发表于此期间。此外，他的大哥Song 应升因为政绩，被授予文林郎封号。