วิลเลียม สแตนดิช โนลส์เกิดที่เมืองทอนตัน รัฐแมสซาชูเซตส์ และเข้าเรียนที่โรงเรียนเบิร์กเชอร์ในเมืองเชฟฟีลด์ รัฐแมสซาชูเซตส์ เขาทำคะแนนสูงสุดในชั้นเรียนและสามารถสอบคัดเลือกเข้ามหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดได้ แต่โนลส์เลือกที่จะเข้าเรียนที่วิทยาลัยฟิลลิปส์ในเมืองแอนโดเวอร์ รัฐแมสซาชูเซตส์ เนื่องจากเขาคิดว่ายังอายุน้อยเกินไปที่จะเข้าเรียนมหาวิทยาลัย ที่แอนโดเวอร์เขาได้รับรางวัลสาขาเคมีเป็นครั้งแรกในชีวิตจากการสอบแข่งขันชิงรางวัลบอยล์สตันมูลค่า 50 ดอลลาร์ที่โรงเรียน[2]

โนลส์เข้าเรียนที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดหลังจากใช้เวลาหนึ่งปีที่วิทยาลัยฟิลลิปส์ โดยเลือกวิชาเคมีเป็นวิชาเอกและเน้นด้านเคมีอินทรีย์ เขาจบปริญญาตรีจากฮาร์วาร์ดใน ค.ศ. 1939 และเข้าศึกษาต่อที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย[2]