Lee lahir di Desa Furong, Nan'an, Provinsi Fujian pada sekitar akhir zaman dinasti Qing di Tiongkok, beliau mempunyai seorang adik bernama Leo Geok Eng.[1] Ayahnya, Lee Kuo Chuan (Cina ringkas: 李国专; Cina tradisional: 李國專; pinyin: Lǐ Guózhuān). Beliau mendapat pendidikan awal di sekolah swasta di kampung halamannya. Pada tahun 1903, ketika berusia 10 tahun, mengikuti ayahnya, dia pindah ke Singapura, yang saat itu merupakan sebuah koloni Britania Raya. Lee bersekolah di Sekolah Inggeris-Tamil dan Sekolah Tinggi Chung Cheng.

Lee kembali ke China pada 1909 untuk menyelesaikan pengajiannya berbiasiswa. Di sana, beliau bersekolah di Perguruan Tinggi Chin Nan di Nanjing dan selanjutnya di Perguruan Tinggi Kereta Api dan Perlombongan di Tangshan, yang ketika itu merupakan salah satu perguruan tinggi terbaik di Tiongkok dan pendahulu Universiti Barat Daya Jiaotong (SWJTU) dan Universiti Sains dan Teknologi China Utara.[2] Beliau terpaksa mengakhiri pengajiannya pada tahun 1911 karena terjadinya Revolusi Xinhai.