सत्येंद्र नाथ बोस का जन्म कलकत्ता में हुआ था, जो एक बंगाली कायस्थ परिवार के सात बच्चों में सबसे बड़े थे। वह इकलौते बेटे थे, उनके बाद छह बहनें थीं। उनका पैतृक घर बंगाल में नादिया के तत्कालीन जिले बारा जगुलिया गांव में था। उनकी स्कूली शिक्षा पांच साल की उम्र में, उनके घर के पास से शुरू हुई। जब उनका परिवार गोआबागान चला गया, तो उन्हें न्यू इंडियन स्कूल में भर्ती कराया गया। स्कूल के अंतिम वर्ष में, उन्हें हिंदू स्कूल में भर्ती कराया गया। उन्होंने 1909 में अपनी प्रवेश परीक्षा (मैट्रिक) पास की और योग्यता के क्रम में पाँचवे स्थान पर रहे। इसके बाद वे कलकत्ता के प्रेसीडेंसी कॉलेज में इंटरमीडिएट साइंस कोर्स में शामिल हो गए, जहाँ उनके शिक्षकों में जगदीश चंद्र बोस, शारदा प्रसन्न दास और प्रफुल्ल चंद्र रे शामिल थे। बोस ने अपने बीएससी के लिए मिश्रित (लागू) गणित को चुना और 1913 में प्रथम स्थान पर रहते हुए परीक्षा पास की। उन्होंने इसके बाद सर आशुतोष मुखर्जी के नवगठित साइंस कॉलेज में दाखिला लिया, जहाँ वे 1915 में फिर से एमएससी मिश्रित गणित की परीक्षा में प्रथम स्थान पर रहे। एमएससी की परीक्षा में उनके अंक बने। कलकत्ता विश्वविद्यालय के इतिहास में एक नया रिकॉर्ड, जिसे पार किया जाना बाकी है। 

अपनी एमएससी पूरा करने के बाद सत्येंद्र नाथ 1916 में एक शोध विद्वान के रूप में कलकत्ता विश्वविद्यालय के साइंस कॉलेज में शामिल हो गए और सापेक्षता के सिद्धांत में अपनी पढ़ाई शुरू की। यह वैज्ञानिक प्रगति के इतिहास में एक रोमांचक युग था। क्वांटम सिद्धांत अभी क्षितिज पर दिखाई दिया था और महत्वपूर्ण परिणाम सामने आने लगे थे। उनके पिता, सुरेंद्रनाथ बोस, ईस्ट इंडियन रेलवे कंपनी के इंजीनियरिंग विभाग में काम करते थे। 1914 में, 20 वर्ष की आयु में, सत्येंद्र नाथ बोस ने कलकत्ता चिकित्सक की 11 वर्षीय बेटी उशबाती घोष से शादी की। उनके नौ बच्चे थे, जिनमें से दो बचपन में ही मर गए थे। जब 1974 में उनकी मृत्यु हो गई, तो वे अपने पीछे अपनी पत्नी, दो बेटे और पाँच बेटियाँ छोड़ गए। 

बहुभाषाविद के रूप में, सत्येंद्र नाथ को कई भाषाओं जैसे बंगाली, अंग्रेजी, फ्रेंच, जर्मन और संस्कृत के साथ-साथ लॉर्ड टेनिसन, रवींद्रनाथ टैगोर और कालीदासा की कविता में भी पारंगत किया गया था। वह एस्राज, एक वायलिन के समान एक भारतीय संगीत वाद्ययंत्र बजा सकता था। वह रात के स्कूल चलाने में सक्रिय रूप से शामिल थे जिन्हें वर्किंग मेन्स इंस्टीट्यूट के रूप में जाना जाता था।

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