Warren Sturgis McCulloch nacque ad Orange, nel New Jersey, nel 1898. Frequentò l'università di Haverford e successivamente studiò filosofia e psicologia a Yale, ove ricevette una laurea di primo livello nel 1921. Continuò negli studi di psicologia alla Columbia, a New York, ottenendo un master nel 1923. Dopo aver conseguito la laurea in Medicina nel 1927 presso il Collegio di Medicina e Chirurgia della Columbia, iniziò a lavorare al Bellevue Hospital, sempre a New York, prima di tornare all'università nel 1934.