Отец Циолковского, Эдуард Игнатьевич, происходил из небогатого польского дворянского рода, которому принадлежало небольшое поместье близ Ровно. Он окончил Лесной и Межевой институты в Петербурге и всю жизнь работал по специальности. Константин Эдуардович писал, что отец среди знакомых слыл умным человеком и оратором, чиновники его недолюбливали. «Вид имел мрачный. Был страшный критикан и спорщик… Отличался сильным и тяжелым для окружающих характером… Придерживался польского общества и сочувствовал фактически бунтовщикам-полякам, которые у нас в доме всегда находили приют…». И особенности работы, и характер Эдуарда Игнатьевича были причиной того, что он неоднократно менял места работы и жительства. Когда Циолковский-старший служил лесником в Спасском уезде Рязанской губернии, он женился на дочери помещика Марии Ивановне Юмашевой. Она была хорошо образованной женщиной и разительно отличалась по характеру от своего супруга: «веселая, жизнерадостная, хохотунья и насмешница…»
Константин родился 5 (17) сентября 1857 года. В 1860 году семья переехала в Рязань. Естественно, что воспитанием детей в основном занималась мать. Она же учила их читать, писать и считать. Зимой 1866 года произошло несчастье: после перенесенной скарлатины Костя потерял слух. Естественно, что это печальное обстоятельство повлияло на всю дальнейшую жизнь Циолковского и в первую очередь на его образование. В гимназию он пошел в 1869 году (к этому времени семья опять переехала, на этот раз в Вятку). Конечно же, учеба давалась глухому мальчику очень тяжело. С того времени, как Константин оглох, роль матери в его воспитании возросла еще больше. Но в 1870 году произошла новая трагедия – Мария Ивановна умерла. Основной способ связи с внешним миром для Константина был потерян. Отныне мальчик, по крайней мере, в том, что касалось образования, был предоставлен сам себе. Уже в следующем году он был отчислен из гимназии.
Но талант Константина Циолковского нашел себе дорогу и в этой, казалось бы, безвыходной ситуации. Мальчик стал заниматься самостоятельно. Теперь его ближайшими друзьями, учителями и советниками стали книги. Он читал много художественной, учебной и научной литературы, интересовался физикой, химией, механикой, астрономией, математикой. Интерес к науке находил и свой практический выход. Константин самостоятельно собрал немало механических игрушек, астролябию, токарный станок. Интересно, что большим подспорьем для конструкторской деятельности мальчика стали… превратности моды: как раз в это время перестали быть популярными кринолины, и поэтому стальные пластины, составлявшие их каркас, в избытке продавались на рынках за бесценок. Этот материал и использовал юный изобретатель.
Эдуард Игнатьевич вскоре осознал, что его сын, несмотря на свой физический недостаток, обладает прекрасными способностями. Поэтому в 1873 году он решил отправить Костю в Москву. Там юноша три года самостоятельно учился, целыми днями пропадал в библиотеке. Постепенно его упорству и способностям покорились физика, начала математики, дифференциальное и интегральное исчисление, высшая алгебра, аналитическая и сферическая геометрия. Приходилось трудно: «Получал из дома 10–15 рублей в месяц, – вспоминал Константин Эдуардович, – питался одним черным хлебом, не имел даже картошки и чая, зато покупал книги, трубки, ртуть, серную кислоту и прочее». Но усилия не прошли даром, Константин не только усваивал прочитанное, в его голове уже начали формироваться самостоятельные научные и конструкторские идеи.
В Вятку Циолковский вернулся в 1876 году. Вскоре Эдуарду Игнатьевичу предстояло выйти в отставку. Он хотел, чтобы к этому моменту сын стал на ноги и начал самостоятельно зарабатывать. Константин стал репетиторствовать, а свободное время по-прежнему проводил за книгами. В 1878 году семья решила перебраться в Рязань. Здесь Циолковский стал готовиться к экзаменам на звание учителя. Начал Константин и реализовывать на практике некоторые из своих конструкторских задумок: в 1879 году построил первую центробежную машину (аналог центрифуги) и провел на ней интересные испытания; подверг таракана 300-кратным перегрузкам, а цыпленка – 10-кратным. Что интересно, оба животных благополучно перенесли эксперимент. Был насыщен событиями и следующий год. Циолковский благополучно сдал экзамен и получил свое первое назначение в Боровск – небольшой городок в Калужской губернии. В конце лета молодой учитель женился на Варваре Евграфовне Соколовой. Жизнь Циолковского потихоньку начала налаживаться. Но все омрачило одно печальное событие: умер его отец.