Neil Hamilton Fairley dilahirkan di Inglewood, Victoria, pada 15 Julai 1891, sebagai anak ketiga dari enam putera James Fairley, seorang pengurus bank, dan isterinya Margaret Louisa, née Jones. Keempat-empat anak lelaki mereka yang bertahan hingga dewasa mengambil perubatan sebagai kerjaya. Seorang berkelayakan sebagai Doktor Perubatan di University of Melbourne dan Fellow Royal College of Surgeons di England dan menjadi pakar bedah; dia terbunuh sewaktu berkhidmatdalam Perang Dunia Pertama. Yang kedua juga berkelayakan sebagai Doktor Perubatan di University of Melbourne, dan kemudian sebagai Fellow di Royal Australasian College of Physicians dan Fellow di Royal College of Physicians; dia menjadi pakar perubatan kanan di Hospital Diraja Melbourne. Anak ketiga menjadi pengamal am.

Neil mendapat pendidikan di Scotch College, Melbourne, iaitu tempat dia menjadi dux bagi kelasnya. Dia menghadiri University of Melbourne, lulus dengan Ijazah Sarjana Muda Perubatan dan Pembedahan dengan kepujian kelas pertama pada tahun 1915,[2] dan Doktor Perubatan pada tahun 1917. Semasa di sana, dia memenangi kejuaraan lompat tinggi antara universiti dan mewakili Victoria dalam tenis.[3]