Tôn Thiên Xương sinh năm 1994 tại thành phố Vũ Hán, tỉnh Hồ Bắc (Trung Quốc), trong một gia đình có truyền thống hiếu học. Bố mẹ đều là công chức, còn ông bà từng làm giáo viên. Chính môi trường giáo dục trong gia đình đã nuôi dưỡng niềm yêu thích học tập của cậu từ rất sớm.
Ngay từ khi còn nhỏ, Tôn Thiên Xương đã bộc lộ khả năng học tập vượt trội. Mới 8 tháng tuổi, cậu đã có thể đọc những từ đơn giản trên tiêu đề báo. Gần 2 tuổi, Thiên Xương nhận biết được khoảng 2.000 chữ Hán. Đến 3 tuổi, cậu thuộc hơn 280 bài thơ cổ, còn năm 5 tuổi đã có thể giao tiếp tiếng Anh thành thạo.
