Циолковский родился 17 сентября 1857 года в селе Ижевском, Рязанской губернии. Его отец - обрусевший поляк - был лесником, а в свободное время занимался философией и изобретательством, правда без особого успеха. Мать Циолковского происходила из семьи потомственных русских ремесленников. В своей автобиографии Циолковский упоминает о том, что первой игрушкой, которую он получил в возрасте восьми или девяти лет, был маленький воздушный шар - игрушка очень редкая в те годы. Примерно в это же время Циолковский опасно заболел скарлатиной с осложнением на уши; мальчик потерял слух. Глухота создавала большие трудности для занятий в школе, но Циолковский занимался весьма прилежно и хорошо усваивал немногие преподававшиеся тогда предметы. Особенно его интересовали элементарная математика и физика. Но изучить глубоко эти предметы было трудно, поскольку учебников и другой литературы по этим вопросам было мало. Тем не менее Циолковский не только выполнил те требования, которые предъявлялись к ученику, но через некоторое время сдал экзамен на учителя и с 1876 года сам стал преподавать в школе. В 1882 году ему предложили место в школе города Боровска, Калужской губернии, а десять лет спустя он занял место учителя в Калужской гимназии, где проработал до выхода на пенсию в 1920 году.
Почти всегда он вставал на рассвете, затем отправлялся в школу и, когда кончались занятия, спешил домой, к любимой работе, главную часть которой составляли проблемы физики и разного рода изобретения. В возрасте 23 лет он отправил несколько научных статей в Санкт-Петербургское физико-химическое общество.
Один из руководящих членов общества взял на себя труд ответить Циолковскому и выразить заинтересованность общества в его дальнейшей работе. Человеком, написавшим это письмо, был великий русский ученый Дмитрий Менделеев, создатель периодической системы элементов.
Примерно с этого времени Циолковский сосредоточил свое внимание исключительно на изобретениях. Он также, как и Гансвиндт, заинтересовался дирижаблями и пришел к выводу, что строившиеся в то время дирижабли имели слишком недостаточные размеры, чтобы хорошо летать. Он начал работу над большим цельнометаллическим воздушным кораблем. В ходе ее выявилась абсолютно не изученная тогда проблема зависимости поверхностного трения оболочки корабля от скорости полета. Циолковский много думал об этой проблеме, однако решить ее можно было только путем опытов с моделями. Для этих опытов он построил в 1891 году небольшую аэродинамическую трубу; это была, вероятно, если не первая в мире, то, бесспорно, первая в России аэродинамическая труба.
Менделеев неослабно следил за работой Циолковского по созданию дирижабля и оказывал ему всяческую помощь. По-видимому, только благодаря его влиянию Петербургская Академия наук выделила Циолковскому для работы 470 рублей. Пресса была на стороне молодого ученого-изобретателя, и вскоре читатели газет из разных частей страны стали присылать ему небольшие пожертвования. Всего таким образом удалось собрать 55 рублей.
Циолковский прекрасно понимал, что это мизерные деньги и что всего необходимого на них не приобретешь, однако он не вернул их с негодованием, как поступило бы большинство людей его времени, а использовал их для своей исследовательской работы.
Когда Циолковский был еще мальчиком, он однажды, глядя в вечернее небо, попытался мысленно представить себе все то, что изучал: Землю, вращающуюся вокруг своей оси и движущуюся по орбите вокруг Солнца в космическом пространстве. И тут его осенила простая и вместе с тем гениальная мысль: ведь всякое вращающееся вокруг. своей оси тело непременно испытывает центробежную силу. Об этом же говорил и знакомый рисунок в книге, где был изображен грузик, вращающийся на конце веревки. В ту ночь юный Циолковский не мог уснуть; он был, как сказал в свое время сын Колумба об отце, «опьянен звездами». Идея полета в космическое пространство целиком завладела им и больше уже никогда его не покидала.
Много лет спустя, в 1895 году, Циолковский в одной из статей впервые осторожно упомянул о космическом полете. К его удивлению, статья была напечатана в журнале «Природа и человек». После этой первой публикации он по-настоящему приступил к изучению проблемы полета в космос и всех связанных с ней вопросов.