Лавуазье родился 26 августа 1743 года в семье одного из четырёхсот адвокатов при Парижском парламенте (так тогда назывался верховный суд) Жана Антуана Лавуазье и Эмилии Пенктис, дочери состоятельного юриста. Через пять лет после рождения Антуана его мать в 1748 году скончалась. Ее младшая сестра Констанция Пенктис взяла на себя воспитание Антуана и его сестры, в доме которой на улице дю Фур близ церкви св. Евстахия он прожил до самой своей женитьбы в 1771 году.

В 1754 году Лавуазье поступил в Коллеж Мазарини (другое название — Коллеж четырех наций). Это было одно из лучших учебных заведений Франции, основанное в 1661 году кардиналом Джулио Мазарини, но реально открытое лишь в 1688 году. Среди выпускников коллежа были философ, физик и математик Жан Лерон Д'Аламбер, астроном Жан Сильвен Байи и живописец Жак Луи Давид.

Поначалу Лавуазье увлекся литературой, хотел стать писателем и даже пробовал работать над драмой на сюжет романа Жан Жака Руссо «Новая Элоиза». Однако дальше первых сцен дело не пошло. В коллеже много времени уделялось изучению древних языков — латыни и греческого, а так-же французскому и риторике (в 1760 году Лавуазье даже получил премию по красноречию), но современными иностранными языками там практически не занимались, и будущий ученый не знал ни английского, ни немецкого.

Окончив в 1761 году коллеж со званием бакалавра искусств, Антуан Лоран в соответствии с семейной традицией и по настоянию отца был определен на юридический факультет Парижского университета, стены которого он покинул в 1764 году со степенью лиценциата прав. Теперь он мог обзавестись адвокатской практикой, однако его все больше и больше привлекают математика, физика и другие естественные науки. Еще в университете он слушал лекции по математике, физике, химии, геологии и минералогии. Его наставниками были три крупных ученых того времени: астроном и физик аббат Николя Луи Ла Кай (Лакайль), составивший атлас звездного неба южного полушария; химик Гийом Франсуа Руэль, лекции которого в Королевском саду были настолько популярны, что, по словам Дидро, этот квартал, где жил простой народ, «стал местом встречи всех классов, не исключая желавших учиться дворянских детей»; и геолог Жан Этьен Геттар, близкий друг семьи Лавуазье, приобщивший Антуана Лорана к минералогии и химии. Месяцами они вдвоем путешествовали на лошадях по Франции, собирая материалы для геолого-минералогического атласа.

Лавуазье стал кандидатом в Академию наук в 1766 году. Это был уникальный случай, ведь соискателю исполнилось всего 23 года. Сказались, видимо, и его яркий талант исследователя, и присуждение в 1765 году Золотой медали за проект уличного освещения Парижа, и хлопоты друзей отца (академиков де Монтиньи, Дюамеля и др.), и богатство (состоятельного молодого человека ничто не будет отвлекать от науки), и многое другое. В 1768 году Лавуазье был избран адъюнктом (низшее звание в академии) по классу химии, и его тотчас же загрузили самыми разнообразными поручениями. Чем он только не занимался: и анализом конструкции английской паровой машины, и «животным магнетизмом», и изучением газов выгребных ям, и осмотром различных заведений — от больниц и тюрем до металлургических заводов.

В 1769 году произошло событие, в будущем предопределившее трагический конец ученого. Лавуазье вступил в генеральный откуп товарищем откупщика Бо- дона, уступившего ему третью часть своих доходов, «Femme generale» было обществом финансистов, которому государство уступало за известную плату сбор косвенных налогов (винный, табачный, соляной, таможенные и крепостные пошлины). Контракт между откупом и государством заключался на шесть лет; в промежутке между окончанием одного и выработкой другого контракта сбор податей поручался (фиктивно) особо назначенному лицу, «генеральному подрядчику», который давал свое имя новому контракту и по утверждении его уступал право сбора откупщикам. Это была чистая формальность: труды «генерального подрядчика» ограничивались получением четырех тысяч ливров в год в течение шести лет. Таким образом, в распоряжении министра финансов оказывалась синекура, которую он мог подарить кому-нибудь из своих протеже. Откупщиков ненавидели. Никто не верил в их честность. Они могут воровать, следовательно, они воруют, — так рассуждала публика. Как не погреть руки около общественного ящика? Это сам Бог велел! Таково было общее мнение об учреждении, членом которого стал Лавуазье. Некоторые из его товарищей по академии опасались, что занятия, связанные с новой должностью, пагубно повлияют на его научную деятельность. «Ничего, — утешал их математик Фонтэн, — зато он будет задавать нам обеды».

Устроившись в материальном отношении, Лавуазье в возрасте двадцати восьми лет в 1771 году женился на четырнадцатилетней дочери Генерального откупщика Франции Жака Польза, ведавшего всеми табачными фабриками страны, Марии-Анне-Пьеретте Польз. Старик Польз торопился выдать дочь за Антуана, так как к ней сватался пятидесятилетний выживший из ума аристократ барон де Амерваль, промотавший свое состояние. Антуан получил за дочь Польза 80 тыс. ливров приданого — сумму небольшую по сравнению с его собственным капиталом (ливр — серебряная монета того времени). Брак, заключенный по расчету, несмотря на молодость невесты, оказался, однако, счастливым, хотя и бездетным. Лавуазье нашел в ней деятельную помощницу и сотрудницу в своих занятиях. Она помогала ему в химических опытах, вела журнал лаборатории, переводила для мужа работы английских ученых.