Жан-Антуан де Лавуазье был прокурором парижского парламента, который в то время являлся высшим судебным органом Франции. А поскольку Генеральные штаты не собирались уже более века, парламент являлся единственным учреждением, способным высказываться по поводу решений монарха и его правительства.
Через два года после рождения Антуана появилась на свет и его сестра Мария Эмилия. Но скоро семья погрузилась в траур: мать умерла, когда ее старшему сыну едва исполнилось пять лет. Пустоту, оставленную Эмилией Пунктис, заполнила Констанция — ее младшая сестра, которая отказалась выходить замуж ради заботы о племянниках. Лавуазье переехали в дом матери Эмилии, овдовевшей незадолго до кончины дочери. Смерть Марии Эмилии в возрасте 15 лет стала еще одной трагедией, после которой отец и тетя целиком посвятили себя Антуану.
Несмотря на достаточно молодой возраст, отец Антуана так никогда больше и не женился, и между ним и сыном на всю жизнь сохранилась искренняя привязанность.
Образование Антуана началось дома, с обучения у различных наставников, но когда мальчику исполнилось 11 лет, отец отправил его в колледж Четырех Наций, лучший в то время и известный также как колледж Мазарини — по имени основавшего его кардинала. Заведение находилось на правой стороне Сены, поэтому школьными товарищами Антуана были дети из самых благополучных семей страны.
В колледже преподавали самые блестящие умы Франции. Воспитанники изучали как классические предметы — историю, литературу, письмо и математику, — так и современные науки, которые называли в то время «естественной философией». Хотя Антуан прекрасно успевал по всем предметам, некоторые из них интересовали его особенно. Среди них были астрономия (преподаватель — аббат Николя Луи де Лакайль, который оборудовал в одном из корпусов колледжа обсерваторию, он же учитель математики), ботаника (предмет Бернара де Жюссьё, который рассказывал своим ученикам о классификации Линнея), минералогия и геология (их вел Жан-Этьенн Геттар, с ним Лавуазье будет позднее путешествовать по Франции в поисках минералов). Но особенно увлекла юного ученика химия. Ее преподавал Гийом Франсуа Руэль, и практические демонстрации этого эксцентричного, выдающегося и страстного химика стали столь знаменитыми, что в Королевском саду пришлось отвести под его опыты отдельное помещение, способное вместить всех многочисленных поклонников его экспериментов.