Dobzhansky lahir pada 24 Januari 1900 di Nemyriv, Ukraina (kemudian di Kekaisaran Rusia).Ayahnya bernama Grigory Dobzhansky, seorang guru matematika, dan ibunya adalah Sophia Voinarsky. Pada tahun 1910 keluarganya pindah ke Kiev, Ukraina. Di sekolah tinggi, Dobzhansky memutuskan untuk menjadi ahli biologi. Pada tahun 1915, ia bertemu Victor Luchnik yang meyakinkan dia untuk mengkhususkan diri
:.