Fue criado en un rancho de Modesto, California, lugar de cultivo de nueces. Su padre era dueño de una tienda de venta de escritorios y tenía tres hermanos.​ Durante su adolescencia estudió en la Downey High School y era un fanático de las carreras de automóviles, incluso tenía planeado convertirse en un piloto de carreras profesional. Sin embargo sufrió un terrible accidente con su coche poco tiempo después de graduarse en la secundaria, estuvo hospitalizado por varias semanas y estuvo a punto de morir. Este accidente cambió definitivamente su manera de ver la vida. Decidió ir a la preparatoria Modesto Junior College, donde tomó materias como antropología, sociología y literatura, entre muchas otras. También empezó a filmar con una cámara de 8mm. Durante esta época, Lucas y su amigo John Plummer comenzaron a interesarse en el cine Canyon Cinema: proyecciones de cineastas asociados al underground y al avant-garde, como Jordan Belson, Stan Brakhage y Bruce Conner.

Lucas y Plummer también comenzaron a ver películas clásicas del cine europeo, como À bout de souffle, de Jean-Luc Godard, Jules y Jim de François Truffaut y 8½ de Federico Fellini. “Ahí fue cuando George comenzó realmente a explorar”, ha dicho Plummer. Gracias a su interés en las carreras automovilísticas Lucas conoció al renombrado cinematógrafo Haskell Wexler quien también compartía su gusto por las carreras. Wexler, quien después trabajaría con Lucas en varias ocasiones, se impresionó por el talento del muchacho: «George tenía muy buen ojo y pensaba de una manera muy visual».

Lucas se mudó a la Universidad del Sur de California (USC), donde estudió en la Escuela de Artes Cinematográficas. USC fue una de las primeras universidades en Estados Unidos en contar con una escuela dedicada a la educación del cine. Durante sus años en USC, Lucas compartió el cuarto de los dormitorios universitarios con Randall Kleiser. En el campus también forjó amistad con compañeros como Walter Murch, Hal Barwood y John Milius, entre otros. Este grupo de amigos fue conocido en el campus como The Dirty Dozen (una referencia a la cinta del mismo nombre, estrenada en 1967 y dirigida por Robert Aldrich); los doce alcanzarían cierto éxito en la industria cinematográfica de Hollywood. Lucas también se hizo muy buen amigo de un alumno destacado del campus, con quien colaboraría después en Indiana Jones: Steven Spielberg. Lucas se vio fuertemente influenciado por el curso de Expresión Fílmica impartido por el cineasta Lester Novros y agrupaba los elementos no narrativos de la forma fílmica como el color, la luz, el movimiento, el espacio el tiempo. Otra inspiración fue el realizador serbio (y decano del Departamento de Cine de la USC) Slavko Vorkapich, un teórico del cine que realizó grandes secuencias de montajes para estudios de Hollywood como MGM, RKO y Paramount. Vorkapich enseñó la naturales autónoma de la forma cinemática, y enfatizaba la cualidad dinámica única del movimiento y la energía cinética inherente en las películas.