陳獨秀自幼喪父，兒時由祖父陳章旭教導。祖父素以嚴厲出名，因陳天資聰穎，祖父對他要求極為嚴格，一旦背不出書來，便用板子打他，有時甚至怒目切齒，幾近毒打。但無論怎麼挨打，陳都一聲不哭，祖父憤怒而又傷感地說：「這個小東西，將來長大成人，必定是個殺人不眨眼的強盜，真是家門不幸！」他還常對鄉人說：「這孩子將來不成龍就要成蛇。」
陳獨秀回憶，其祖父好潔好靜，家中有一角地方、有一件桌椅沒掃抹乾凈，母親和大姐便要倒大霉。祖父不許家中人走路出聲，陳的二姐年幼不知利害，因而挨過多次毒打。即使是陳的外祖母到陳家，如果是從祖父面前經過，也得躡手躡腳如同做賊般，因為怕他一旦暴怒罵出聲來尷尬。但陳獨秀髮現，這位好潔好靜的祖父卻喜歡抽鴉片，「時常要到街上極齷齪而嘈雜的煙館裡去抽煙」，陳不禁懷疑：「他那好潔好靜的脾氣哪裡去了呢？」
陳氏族中有某人自稱「陰差」，常借口為死者燒紙錢銀錠而索取族中人家的錢財。一天，這個「陰差」到陳家裝神弄鬼，小陳獨秀氣不過，跑去約了十多個孩子，在屋外同聲大喊某處失火了。這時「陰差」躺在床上閉著眼睛問：「這邊有火燭（失火）了罷。」陳母微笑佯答「是的」。陳獨秀忍俊不禁，捂著嘴，幾乎大笑出來，母親忙用雞毛撣子把他趕得遠遠的。
陳獨秀11歲時，祖父去世，之後的兩三年里，家中便請來先生教他讀書，但陳對舊式教育極為反感，對先生很不滿意，家中只好讓已考取秀才的長兄陳慶元教他讀書。長兄性情溫和，並不壓制陳獨秀，除了教他四書五經，還教他讀《昭明文選》。陳獨秀後來回憶，初讀《文選》時，「我也有點頭痛，漸漸讀出味道來了，從此更加看不起八股文」。
陳獨秀參加秀才考試，先以低名次通過縣考和府考，院試的考題為「魚鱉不可勝食也材木」的截搭題。陳「對於這樣不通的題目，就用不通的文章來對付，《文選》上所有鳥獸草木的古文和《康熙字典》上荒謬的難字，不管三七二十一，牛頭不對馬嘴上文不接下文地填滿了一篇皇皇大文」。走出考場，陳將此文的草稿給大哥看，大哥「看完文稿，皺著眉頭足足有個把鐘頭一聲不響」。然而沒想到，這麼一篇文章竟然讓陳考取了第一名。捷報傳來，母親樂得差點掉下眼淚，陳卻據此「更加一層鄙薄科舉」。
到南京參加鄉試，秀才們的種種行為讓陳獨秀對「學而優則仕」的道路失望透頂，頭場考試他作了三篇八股文和一首五言八韻詩。出了考場，他無論如何也不肯再進去了，大哥陳慶元又罵又哄，才強迫他進了考場。但他堅決不肯動筆，第二場的《五經》和第三場的策論都交了白卷。