1896年9月15日，土光敏夫生于日本冈山县御津郡大野村，是一个没有任何门第背景的普通农民的儿子。看土光早年的经历，人们发现一件很奇怪的事。当他从旧学制的高专毕业时，已经23岁了。按当时的学制，高专毕业的正常年龄应为20岁，怎么产生了这三年的空白时间呢？
三年对于人的青少年时代来说。并非短暂的岁月，土光在求学之路上倍尝了艰辛与苦涩。土光敏夫的哥哥在一岁半时就夭折了，土光实际上成了家中的长子。贫寒的家境不可能使年少的土光一心一意地读书，家庭负担重重地压在他的身上。虽然只有一町步（约1公顷）的耕地，但光靠双亲耕作是忙不过来的。土光放学后，总是要帮父母忙田里的活，一到插秧、割稻的农忙季节，土光更得整天在地里辛苦。
尽管如此，在大野村上小学时，土光顽强地挤出时间学习功课，他的成绩始终名列前茅。然而，大野村小学毕竟不能和冈山市中心区的小学相比。土光不可能像那里的学生那样受到正规升学考试的指导。虽然升学条件存在这些不利因素，但是土光相信自己的努力，相信自己的成绩，毫不犹豫地报考了冈山中学。当时，冈山中学是冈山市最有名的中学，该校每年招收一百来个新生，而前来报考的则往往有上千人，其难度之大可想而知，而对于来自偏远小学的土光来说更是不易。
第一次报考失败了，土光深受打击，但他没有退却。第二年，倔强的土光又去报考，自然又是落第。失败使他苦恼万分，犹豫不决，但并未使他一蹶不振，他知难而进，第三次向他的目标进行了再次挑战。失败又一次降临，希望化作泡影。命运之神是否有意在捉弄一个年少的孩子？这种受挫的不幸使土光倍尝痛苦，也许成为了土光成长中最珍贵的记忆，在形成土光日后个性方面起了相当有益的作用。
由于种种原因，土光后来还是放弃了冈山中学，选择了同样在冈山市内的私立关西中学。这所中学是由毕业生组成的校友会经营的，建校以来独特的校风与传统，形成了独特的管理形式。也许是有意要与公立的冈山中学一决高低吧，该校对教育抓得很紧。在关西中学的五年，土光学习成绩突出。在他的心中，强烈地存在着要赶超冈山中学学生的斗志，决心在升高中考试时一决雌雄。此时，他面临了一个新的难题：毕业后何去何从？当时，中学毕业大致有三条路：上高中而后考帝国大学；上工业专科、商业专科；或者上陆军士官学校和海军士官学校。
成绩优异的土光，对于高中——帝国大学的前程，心驰神往，但一想到并不富裕的家境和渐渐年迈的父母，土光犹豫了。矛盾的土光最终选择了上工业专科学校的道路。1916年，他参加了报考东京高等工业学校（现为东京工业大学）的竞争，然而，失败仍没有放过他。而对着向他关闭的校门，土光紧闭着嘴，心情十分沉重。他又回到了故乡大野村。他的母校一大野小学迎接了他，并给他以温暖。在那里，他一面担任代课教师，-面准备再次挑战。他一手接过了谁也不愿干的宿舍值班工作。无论是蛙声嘈杂的炎夏，还是寒气袭人的严冬，在那夜深人静的值班室里，土光为准备报考，度过了呕心沥血的日日夜夜。
一年以后，他终于如愿以偿，考入了东京高工。入学后还被指名为班长。第一年土光成绩平平，第二年却以最佳成绩进入机械系。这异乎寻常的飞跃饱含了土光多少艰辛的努力啊！由于家境清苦，他谢绝了家中经济支援。学费和生活费几乎全靠自己任业余家庭教师来维持。这个来自冈山乡间的穷学生在东京举目无亲，清贫、繁忙、劳累....有时实在苦不堪言。1920年，土光从东京高工毕业，作为一位年轻的技术人员迈上了社会生活的道路。度过了刻苦自强的青少年时代，正是这种艰辛与苦涩，才塑造了日后的土光。