Александр Николаевич Несмеянов родился 28 августа (9 сентября) в Москве в семье педагога. Его отец, Николай Васильевич, происходил из семьи священнослужителя. После окончания юридического факультета Московского университета он увлекся просветительством: преподавал в сельской школе в Тульской губернии. В 1897 г. перевелся в Москву, став в 1901 г. директором сиротского приюта для мальчиков, построенного на пожертвования братьев АА. и В.А. Бахрушиных в Сокольниках. В Москве Николай Васильевич женился на Людмиле Даниловне Рудницкой, с которой знаком был с давних пор. Людмила Даниловна – также учительствовала, была художественно одаренным человеком, имела способности к живописи и прикладному искусству. В семье Несмеяновых было четверо детей: Александр (1899–1980) – президент АН СССР, Василий (1904–1941) – крупный специалист в области геодезии, Андрей (1911–1983) – радиохимик, член-корреспондент АН СССР и Татьяна – доктор биологических наук.
В 1909 г. Александр Несмеянов поступил в частную Московскую гимназию П.Н. Страхова, параллельно занимался с отцом латынью и греческим. В 1917 г., окончив гимназию с серебряной медалью, он поступил на естественное отделение физико-математического факультета Московского университета. Все годы учебы Несмеянов работал: ночным сторожем на химическом факультете, заведовал газовой камерой Высшей военно-химической школы (1920–1921). После окончания университетского курса в 1922 г. по специальности «физикохимия» А. Несмеянов был оставлен для подготовки к научной деятельности в аспирантуре на кафедре органической и аналитической химии профессора Н.Д. Зелинского, возглавлявшего тогда одну из ведущих химических школ. В 1924 г., после окончания срока аспирантуры, Несмеянова зачисляют ассистентом по кафедре органической и аналитической химии, где началась его полноценная научная работа под руководством Н.Д. Зелинского. С 1927–1928 гг.
