П. Н. Лебедев родился 8 марта 1866 года в Москве в культурной купеческой семье. После обучения в реальном училище П. Н. Лебедев поступил в Московское техническое училище. В архиве Российской академии наук хранятся большие тетради юноши П. Н. Лебедева – свидетельство его необыкновенных изобретательских способностей. Не окончив Технического училища, П. Н. Лебедев направился в 1887 году за границу, в Страсбургский университет, изучать физику.