Eero Saarinen naquit le 20 août 1910 à Kirkkonummi, en Finlande, dans une famille d'artistes. Son père, Eliel Saarinen, était un architecte finlandais de renom, et sa mère, une sculptrice. Dès son plus jeune âge, Eero Saarinen fit preuve d'un talent exceptionnel pour le design ; à 12 ans, il remporta le premier prix d'un concours suédois de création de boîtes d'allumettes. La même année, son père arriva deuxième au concours d'architecture de la Tribune Tower de Chicago, une performance qui le poussa à s'installer avec toute sa famille aux États-Unis afin de poursuivre sa carrière.
Saarinen s'installe aux États-Unis avec son père à l'âge de 13 ans. En 1929, il part pour Paris afin d'étudier la sculpture, mais change d'avis un an plus tard et retourne aux États-Unis pour se consacrer à l'architecture. Diplômé du département d'architecture de l'université Yale en 1934, il passe ensuite deux ans à étudier en Europe. En 1937, il termine son poste d'enseignant à la Cranbrook Academy of Art de Détroit, dans le Michigan, et commence à exercer la profession d'architecte aux côtés de son père ; une collaboration qui durera jusqu'au décès de ce dernier en 1950.