Ungdom og uddannelse
Tychos far var en rådgiver og senere guvernør for slottet i Helsingborg, som kontrollerer hovedvandvejen til Østersøen. Hans velhavende og barnløse onkel bortførte Tycho i en meget tidlig alder, og efter at det oprindelige forældrechok var overvundet, rejste han ham på sit slot i Tostrup, Skåne, og finansierede også ungdomsuddannelsen, der begyndte med studiet af jura ved Københavns Universitet i 1559–62.
Flere vigtige naturlige begivenheder forvandlede Tycho fra lov til astronomi. Den første var den solformørkelse, som solen forudsagde den 21. august 1560. En sådan forudsigelse virkede dristig og vidunderlig for en 14-årig studerende, men da Tycho var vidne til dens realisering, så han og troede – gnisten var tændt – og Som hans mange senere referencer vidner om, glemte han aldrig begivenheden. Hans efterfølgende studieliv blev delt mellem hans dagtimeforelæsninger om retspraksis som reaktion på hans onkels ønsker og hans nattevagt af stjernerne. Matematikprofessoren hjalp ham med den eneste trykte astronomiske bog til rådighed, Almagest of Ptolemy, antikens astronom, der beskrev den geocentriske opfattelse af kosmos. Andre lærere hjalp ham med at konstruere små glober, hvor stjernepositioner kunne tegnes, og kompasser og tværstænger, som han kunne estimere stjernernes vinkelseparation med.
I 1562 sendte Tychos onkel ham til Universitetet i Leipzig, hvor han studerede indtil 1565. En anden væsentlig begivenhed i Tychos liv fandt sted i august 1563, da han foretog sin første registrerede observation, en sammenhæng eller overlapning af Jupiter og Saturn. Næsten straks fandt han ud af, at de eksisterende almanakker og efemerider, der registrerer stjernernes og planetariske positioner, var meget unøjagtige. De kopernikanske tabeller havde flere fridage i forudsigelsen af denne begivenhed. I sin ungdommelige entusiasme besluttede Tycho at afsætte sit liv til akkumulering af nøjagtige observationer af himlen for at rette de eksisterende tabeller.
Mellem 1565 og 1570 (eller 1572?) Rejste han bredt gennem Europa, studerede i Wittenberg, Rostock, Basel og Augsburg og erhvervede matematiske og astronomiske instrumenter, inklusive en kæmpe kvadrant. I 1566 mistede han næsen i en duel med Manderup Parsberg, hans tredje fætter, som også var medstuderende på Rostock. Han og Parsberg blev gode venner bagefter, men Tycho bar en protetisk næse resten af sit liv. (Hans næse blev længe antaget at være sølv, men en udgravning af Tychos lig i 2010 afslørede, at det var messing.)
Arv af hans fars og hans onkel Jørgen bosatte sig Tycho derefter i Scania i 1571 (?) Og opførte et lille observatorium på ejendom ejet af en slægtning. Her opstod den tredje og vigtigste astronomiske begivenhed i Tychos liv. Den 11. november 1572 så han pludselig en “ny stjerne”, lysere end Venus, og hvor ingen stjerne skulle være, i stjernebilledet Cassiopeia. Han observerede omhyggeligt den nye stjerne og viste, at den lå ud over Månen og derfor var i verden af de faste stjerner. For verden på det tidspunkt var dette fænomen – en supernova (som kunne ses af det blotte øje indtil marts 1574) – en foruroligende opdagelse, fordi det intellektuelle samfund beskyttede sig mod fremtidens usikkerhed af tillid til den aristoteliske doktrin om indre og kontinuerlige harmoni i hele verden. Denne harmoni blev styret af stjernerne, som blev betragtet som perfekte og uforanderlige. Nyheden om, at en stjerne kunne ændre sig så dramatisk som den, der blev beskrevet af Tycho, sammen med rapporter om den kopernikanske teori om, at solen, ikke jorden, var universets centrum, rystede tilliden til antikens uforanderlige love og foreslog, at jordens kaos og ufuldkommenheder blev afspejlet i det tunge ens. Tychos opdagelse af den nye stjerne i Cassiopeia i 1572 og hans offentliggørelse af hans observationer af den i De nova stella i 1573 markerede hans omdannelse fra en dansk dilettant til en astronom med et europæisk ry.
Ved at gifte sig med en bondes datter, der hed Kirstine, i 1573 skandalerede Tycho – som adelsmands søn – de fleste af hans samtidige. Han nævnte sjældent hende i sin omfattende korrespondance (som stadig eksisterer), og det er sandsynligt, at han primært var interesseret i en ledsager, der ville føre tilsyn med sin husstand uden at være involveret i domstolsfunktioner og intriger. Tycho og Kirstine havde otte børn, hvoraf seks overlevede ham.