Иннокентий Фёдорович Анненский родился 1 сентября (по старому стилю 20 августа) 1855 года в Омске, где в то время работал его отец, крупный государственный чиновник. В 1860-м семья переехала в Петербург.

Пятилетним ребёнком Анненский перенёс тяжелую болезнь сердца, что отразилось впоследствии не только на его жизни, но и на творчестве. Он учился в нескольких петербургских гимназиях, но болезнь постоянно мешала учёбе. В 1875 году юноше всё же удалось экстерном сдать экзамены за полный гимназический курс, и он поступает на отделение словесности историко-филологического факультета Петербургского университета.

Важную роль в жизни Анненского сыграл старший брат Николай Фёдорович, известный экономист и публицист: у него младший и живёт большей частью, и к сдаче экзаменов экстерном готовится с его помощью. Советы не печататься до 30 лет, давать стихам годами «вылёживаться» – станут законами для Иннокентия Федоровича до конца жизни.

В университете Анненский специализировался по античной литературе и овладел четырнадцатью языками, в том числе санскритом и древнееврейским. Окончил университет в 1879 году со званием кандидата – оно присваивалось выпускникам, дипломные сочинения которых представляли особую научную ценность.