Lichtenstein werd geboren in New York, in een welgesteld joods gezin. Zijn moeder, Beatrice Werner, geboren in New Orleans, was een begaafd pianiste en later huisvrouw. Zijn vader Milton, geboren in Brooklyn, was een vastgoedmakelaar. Na zijn schoolopleiding volgde hij zomercursussen schilderen aan de befaamde Art Students League of New York, gevolgd door een studie aan de Ohio State University. Na van 1943 tot 1946 dienst te hebben gedaan in het leger, ging hij terug naar Ohio om daar zijn mastergraad te behalen en les te geven.