来自普通的家庭
吴有训于1897年4月26日出生在今江西省高安市荷岭乡一个名叫石溪吴村的小村庄。父亲吴起辅，在汉口帮人做生意，直到晚年才回到家乡，与人合开了一个店铺，维持生计。吴有训的母亲是一位典型的中国传统女性，勤劳节俭，在她的辛勤操持下，吴家的日子过得虽不算富裕，但亦不至于有冻馁之虞。吴有训后来回忆起母亲时，认为她是一位精力充沛、讲究实效的女性，一位慈祥而又严厉的母亲，她的言传身教对自己的一生影响极大。
早年求学
吴有训7岁时入家塾，习旧学。12岁时，有一位从云南归来的族叔，受族人之托，办起了一所新式的私塾。他授课之余，还会讲些诸如“物竞天择，适者生存”之类的话题。吴有训和他的小伙伴们似懂非懂，但兴趣盎然。
带着一身泥土气息的农家子弟吴有训，先到县城，又到省城，少年时代几乎全是陪伴着书本度过的。由于家境本不富裕，他十分珍惜这来之不易的机会，始终保持着那股谦虚好学、奋发向上的劲头。1916年7月，吴有训毕业于江西省立第二中学，同时考入南京高等师范学校。南京高等师范学校坐落在鸡鸣山南麓的明代国子监原址上，当时与北京高师、武昌高师、广州高师并列为中国最早成立的四大国立高等师范学校。
当年的南高以培养新式老师为职责，学制为四年，预科一年，本科三年。吴有训就学于该校的理化部。上三年级时，在美国哈佛大学获博士学位的胡刚复归国，到南高任教。胡先生可说是我国最早从事X射线研究的学者，具有较高的学术水平，吴有训就是在他的引导下得以接触到X射线有关基础知识，由此逐渐培养起对X射线研究的浓厚兴趣。
吴有训在这四年，就已表现出一种不喜空谈，崇尚实干的精神。他抱定科学救国的理想，而这一点也贯穿了吴有训的一生。
从南高毕业后，他在中学教了一段时间的书，然后在1921年以优异成绩考取江西省赴美国官费留学生。1921秋，吴有训从上海乘海轮赴美国，进入芝加哥大学物理系学习，实现了自己献身科学的第一个目标。
参与康普顿效应的发现与实验
芝加哥大学是美国历史悠久的著名学府之一，也是美国当时的物理学研究与教学的一个中心。值得注意的是，芝加哥大学与中国早年的科学界有过密切的关系，中国现代物理学界的许多老一辈物理学家青年时代都曾在此求学，如李耀邦、饶毓泰、叶企孙、周培源等。
吴有训留学美国的第三年，年轻的物理学家A.H.康普顿来到芝加哥大学任教。吴有训成为他的研究生，从事X射线问题的研究。
康普顿在到芝加哥大学之前，曾先后工作于英国剑桥大学和美国密苏里的圣路易斯华盛顿大学，并初步发现了一种后来以他的名字命名的现象：康普顿效应。他发现：当用单色X射线作射线源，对一些较轻的元素(如碳)进行散射实验时，经元素散射后的X射线的波长发生些微变化，从经典物理学的角度看，这完全是一种异常现象。康普顿对异常现象选择了量子论式的解释，这就是他著名的X射线量子散射理论。但这个发现当时并没有立即获得物理学界的广泛承认，一方面是因为这种效应与经典理论有很大的冲突，另一方面是康普顿所获得的实验证据还不充分，使相当多的物理学家不敢贸然相信，大家基本上持一种感兴趣的观望态度，等待着进一步的实验事实。
科学界对康普顿的量子散射理论的怀疑，首先在于他所依据的基本实验，因为只有石墨样品一种实验样品。虽然这个实验本身完全无懈可击，但毕竟只使用了一种材料，这很难说明效应的普遍意义。吴有训设计出最佳实验配置后，即把主攻方向定在证实康普顿效应的普遍适用性方面。
