Fils d'un designer et d'une styliste, Gaspard Ulliel commence sa carrière d'acteur dans un épisode d’Une femme en blanc avec Sandrine Bonnaire alors qu'il est encore au collège.
Il suit ses études à l'École active bilingue Jeannine-Manuel (EABJM) du 15{{e}} arrondissement de Paris, où il obtient son baccalauréat en section ES.
Après l'obtention de son baccalauréat, il poursuit ses études de cinéma à la faculté de Saint-Denis. Déçu par le caractère trop théorique des cours, et voyant sa carrière d'acteur s'épanouir, il met un terme à son cursus en deuxième année de DEUG pour assister à la projection des Égarés à Cannes, en mai 2003 aux côtés d'Emmanuelle Béart et André Téchiné.