โยชิโนะเกิดที่เมืองซูอิตะ จังหวัดโอซากะ ในวันที่ 30 มกราคม พ.ศ. 2491[2] เขาจบการศึกษาระดับปริญญาตรีด้านวิศวกรรมศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเกียวโต ใน พ.ศ. 2513 และจบการศึกษาระดับปริญญาโทในอีกสองปีต่อมาจากสถาบันเดียวกัน และจบการศึกษาระดับปริญญาเอกด้านวิศวกรรมศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโอซากะใน พ.ศ. 2548[3][4]

ขณะศึกษาที่มหาวิทยาลัยเกียวโต โยชิโนะได้มีโอกาสเข้าเรียนกับเค็งอิจิ ฟูกูอิซึ่งเป็นชาวเอเชียคนแรกที่ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี[5]