他的父親做過醫生，是一個有名的學者，後來擔任維也納大學膠體化學教授。泡利出生後接受過天主教的洗禮，教父是物理學家和哲學評論家厄恩斯特·馬赫，因此泡利自幼就受到了良好的科學環境的熏陶。他在念小學時，學習成績始終名列前茅。上中學後，課堂教學已經滿足不了他的需要，他廣泛閱讀課外書籍，尤其喜歡自然科學。

    中學快畢業時他得知，愛因斯坦發表了廣義相對論，這在當時是一門嶄新的學科，是物理學的前沿。他對此表現了極大興趣，甚至在課堂上也在偷偷地閱讀。他那時已掌握了高等數學，所以讀過愛因斯坦的著作後，他感到眼中的翳障突然消失，一下子對廣義相對論能夠心領神會了。

    中學畢業後，泡利決定攻讀理論物理學。他進了慕尼黑大學，跟隨良師益友索末菲。索氏當時在德國以至世界上都可以算得上一位最有聲望的理論物理學導師，許多傑出的科學家，包括海森堡、貝蒂在內都出自他的門下。

    在這裏，泡利在索末菲教授的指導下，他的理論分析技術更臻成熟，他的非凡才華得以顯露。在為《數學百科全書》撰寫相對論綜述之前，盡管泡利當時還不到20歲，可是已經發表過好幾篇相對論的論文了，因此深得索末菲的賞識。

    1921年，泡利以論文《論氫分子的模型》取得博士學位，從慕尼黑大學畢業。他的論文被認為是對於玻爾-索末菲量子理論應用問題的卓有見地的文章。

    1922年，泡利離開慕尼黑大學，來到哥廷根大學——當時由玻恩和弗蘭克領導的世界理論物理研究中心，擔當玻恩的助手。在此期間，他結識了尼爾斯·玻爾。一學期後，他接受了玻爾的邀請，來到了哥本哈根理論物理研究所工作。這裏自由的學術空氣和討論方式，加之名師的指導，使泡利學到了科學的思維方法，鍛煉了純熟的數學技巧，彌補了他不擅長實驗、動手能力不足的弱點。此後不久，他又去了漢堡大學擔任編外講師。

    從1923年到1928年這5年中，泡利一邊進行教學工作，一邊開始從事量子物理學的研究。他專攻的首要課題就是反常塞曼效應。反常塞曼現象深深地迷住了他，在他的宿舍裏，桌子上、床上到處都是演算的草稿，窗台上老是放著未吃完的麵包，他從早到晚不上運動場，也不去音樂廳，總是寫啊，算啊，可是卻一直沒有頭緒，因此他總是整天愁眉苦臉的。

    當然，泡利沒有把反常塞曼效應的問題完全解決。事實上，當時波動力學還沒有發展起來，要想完全解決這個問題也是不可能的。但是，他把塞曼效應的研究用來正確地解釋光譜線的精細結構，這是電子所具有的一種在經典力學中找不到的新性質。為了解釋這種精細結構，泡利用一個新的隻能取兩個值的量子數來描述電子，這個新量子數就是電子自旋的投影，他後來因此發現了電子自旋。這個新量子數的存在和泡利所做的解釋都得到了證實。

    新量子數的發現為泡利最重要和最著名的發現做了準備。1925年，這方麵的研究終於使他發現了自然界的一條基本規律——泡利不相容原理。在泡利提出這個原理之前，朗德、索末菲和玻爾等人都相信堿金屬原子中被價電子圍繞的那部分組成，具有角動量，這角動量是磁反常的原因。至於這部分組成為什麽具有角動量和磁矩，則誰也說不出道理。

    泡利不相容原理認為：一個原子中不能有兩個或更多的電子處在完全相同的量子狀態。應用這個原理可以很好地解釋原子內部的電子分布狀況，從而把由玻爾的原子理論不能圓滿解釋的元素周期表的分布規律說得一清二楚。這個重要發現使泡利在20年後，即1945年，獲得了諾貝爾物理學獎。

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