Nació en Eisenach, Alemania, el 21 de marzo de 1685, formando parte de una familia turingia en la que muchos de sus miembros fueron músicos. El patriarca de esta familia fue Veit Bach, muerto en 1615 y el último de los nietos de Juan Sebastián, Wilhelm Friederich, maestro de capilla en la corte de Berlín, murió en 1846. Fueron padres de Juan Sebastián, Juan Ambrosio Bach y Elizabeth Lämberhirt; se educó en un medio familiar musical extraordinario, donde todo concurría a estimular sus poderosas facultades; célebres eran las reuniones de toda la familia Bach, en las que todos los componentes, eran relevantes músicos ya sea tocando o componiendo. Quedó huérfano de madre a los nueve años, y un año más tarde moría su padre, por lo que hubo de ir a vivir con su hermano mayor, Juan Cristóbal, que desempeñaba el cargo de organista en Ohrdruf, y con quien continuó sus estudios. Su pasión por la música era manifiesta; se cuenta que, en esta época, habiéndose rehusado su hermano a prestarle un libro que contenía piezas de Fröberger, Kerl y Pachelbel, se apoderó de él a escondidas y lo copió a la luz de la luna durante seis meses; se agrega que cuando ya había avanzado bastante en esta labor, fue descubierto por su propio hermano, quien, en un momento de ira, por la desobediencia del niño, destruyó el manuscrito llenando de desolación el corazón del pequeño Juan.

A los quince años entró en la escuela de S. Miguel, en Lüneburgo, quizás recomendado por su maestro Elías Herder, y en atención a su dedicación a la música y asu excepcional voz de soprano en este lugar permaneció ters años, llegando a desempeñar el cargo de "Prefecto de los niños del Coro", y teniendo en ocasiones, oportunidad de actuar no solamente como organista, sino como director del propio coro. A los dieciocho años ocupó un puesto como violinista en la orquesta del conde Juan Ernesto de Weimar, donde permaneció algunos meses.