Max Bill wuchs in Winterthur auf. Sein Vater Erwin Bill war Stationsbeamter, später Vorstands-Stellvertreter am Bahnhof Winterthur. Seine Mutter war die Schwester des Malers Ernst Geiger. Die Familie lebte zunächst im Neuwiesenquartier, später an der Brühlbergstrasse 8. Bill besuchte die Primarschule im Tössfeld und die Sekundarschule Heiligberg.
Von 1924 bis 1927 absolvierte er eine Silberschmied-Lehre an der Kunstgewerbeschule Zürich. 1925 machte er eine Studienreise nach Paris zur Exposition internationale d’art décoratif, wo ihn unter anderem die Arbeiten von Le Corbusier und Josef Hoffmann beeindruckten. Nach einem Vortrag von Le Corbusier in Zürich 1926 entscheidet sich Bill für den Wechsel vom Kunsthandwerk zur Architektur.