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贝多芬在5岁时患有中耳炎，但并没有得到很好的治疗。
贝多芬很小就开始接受音乐训练，为了使自己的儿子贝多芬成为一位神童，约翰很早就教贝多芬弹奏钢琴。贝多芬在8岁（1778年）时就能在科隆登台演出，11岁就在剧院乐队演出，13岁就成为风琴师，并发表了3首奏鸣曲，约翰有时会在深夜将贝多芬从床上拉起，要他在朋友面前演示其音乐才能。贝多芬因此在上学时显得注意力不够集中。
11岁的时候，他因父亲财力不济而被迫辍学。由于约翰的音乐教育缺乏系统性，所以有同行说服了约翰，让贝多芬另请老师以进一步发掘其潜能。1781年（一说1782年）贝多芬跟随乐队指挥克里斯蒂安·戈特洛宝·奈弗学习钢琴和作曲，另外还跟弗兰兹·安东·里斯学习小提琴，这些新老师的努力使得贝多芬开始形成自己独特的风格。
奈弗是一位好老师，他不但看出了贝多芬的优势所在，也能察觉其弱点：缺乏自制力、修养和纪律。他要求贝多芬研习前辈的作品，如巴赫的《平均律钢琴曲集》；以及同时代音乐家的名篇，如莫札特的作品。1782年，奈弗发表了贝多芬的第一部作品《以戴斯勒先生一首进行曲为主题的羽管键琴变奏曲》。贝多芬在1783年代表奈弗出任宫廷乐队羽管键钢琴演奏家。1783年，奈弗在一音乐杂志撰文，称只要他能坚持不懈，一定会成为莫扎特第二。
1787年贝多芬带着马克思·弗兰兹（约瑟夫二世的弟弟）的推荐信前往维也纳，然而贝多芬去拜访莫札特时，莫札特根本不在维也纳。同年，母亲玛丽亚病逝。父亲约翰的行为越发不近情理，致使路德维希向皇储申请裁决取得两个幼弟的抚养权，在接着的五年里直到1792年12月18日临终的那一刻，约翰一直未得到自己孩子和亲友们的谅解与接纳。为了养家，1788年到1792年贝多芬在奈弗的一支歌剧院乐队里作中提琴手，从而接触到当时的歌剧作品。
1789年5月14日贝多芬入读波恩大学。受到教授欧洛吉奥·施内德的影响，使他了解当时启蒙运动和法国大革命的思想。这种影响，反映在贝多芬后来的作品中，特别是有着解放政治囚徒情节的《费德里奥》里面。
1790年2月20日约瑟夫二世逝世，波恩读书与休养协会准备在3月份举行悼念，贝多芬在施内德的建议之下创作了一部《为约瑟夫二世逝世所作的悼念清唱剧》，这也是贝多芬第一部与政治沾上边的作品。根据协会在3月17日的会议记录，该剧并未如期上演。后来，贝多芬还为新皇帝利奥波德二世的登基写了一部清唱剧：《为利奥波德二世登基而作的清唱剧》，这是一部身世更模糊的作品。
在当时没得到上演的机会，这两部早期作品其实已颇具大家风范。特别是“利奥波德清唱剧”里那首长大的咏叹调，大提琴托著女高音的行文样式，让人倍感新鲜的同时还有一种脱俗的美。不久之后，奥地利作曲家海顿在从维也纳到伦敦的旅程中两次在波恩逗留，接触到贝多芬，并对前一首清唱剧大加赞赏，海顿因此劝科隆大主教将贝多芬送到维也纳深造。
贝多芬于1792年再度前往维也纳。11月10日，贝多芬抵达维也纳。他用了三周时间整理安排自己的事务，之后正式到海顿处上课，直到海顿1794年去伦敦为止，超过一年。美籍印度天体物理学家钱德拉塞卡在他的《真理与美》一书中提到，贝多芬在师从海顿这段时期，已经开始意识到自己的能力，并有时现出挑战的意味。
贝多芬努力打破音乐的贵族特权，夹在第二钢琴协奏曲和第一交响曲的七重奏是一首优雅幽香的作品，贝多芬甚至“逼”出版商道：“快点将我的七重奏给这个世界吧，因为大众正等着它。”海顿去伦敦后，贝多芬继续他在维也纳的深造，他得到约翰·申克的指导，并且在约翰—格奥尔格·阿尔布雷希茨贝格门下学习了一年的对位法。
萨列里也为贝多芬非正式地上过声乐课。而阿罗伊斯·科斯打则教贝多芬弦乐四重奏。贝多芬在维也纳不但学习到当时最先进的音乐理论，而且体会了前辈的音乐实践经验。他在此期间写有三首钢琴、小提琴和大提琴三重奏，作品1号、三首钢琴奏鸣曲，作品2号、一首弦乐五重奏和两首钢琴和大提琴奏鸣曲。