George Sternberg nacque in una famiglia con tradizioni religiose. Suo padre, Levi Sternberg, un pastore luterano che più tardi divenne rettore del Seminario luterano di Hartwick, discendeva da una famiglia tedesca emigrata dal Palatinato nei primi anni del XVIII secolo; la madre, Margaret Miller, era figlia di George B. Miller, un pastore luterano e professore di teologia presso lo stesso seminario di Hartwick. George, nato nel Seminario di Hartwick, era il primo di una numerosa schiera di figli. Fece anch'egli gli studi nel seminario di Hartwick, dove rimase per qualche tempo come insegnante di matematica, chimica e scienze naturali nel periodo in cui studiava medicina privatamente con Horace Lathrop di Cooperstown. Per la sua formazione medica si recò successivamente dapprima all'Università di Buffalo e in seguito al "College of Physicians and Surgeons" di New York dove conseguì la laurea nel 1860. Esercitò la professione medica a Elizabeth (New Jersey) fino allo scoppio della guerra civile americana (aprile 1861).