吴禄贞生于一个知识分子家庭,家有薄田10亩,父亲为私塾老师。少年时,吴禄贞就读于父亲在武昌的梦泽书屋,他擅长诗文,对西学充满兴趣,性格豪爽,少有大志,8岁时,曾写下对联:“一拳打倒亚细亚,两脚踢翻欧罗巴”。
1895年父吴利彬去世,其被迫到湖北织布局当童工。后因为女工抱不平,痛打工头而离开。1896年怀着为国雪耻的志愿,入湖北新军工程营当兵,后又考入湖北武备学堂。与孙武、傅慈祥等志同道合的爱国青年成为挚友。他的《投笔从戎争先赴》令张之洞十分赞赏有加,被大量油印,在新军军营和武备学堂内广为散发。
1898年,被张之洞推荐入日本士官学校学习陆军骑兵科深造,成为我国留日第一期士官生。在校结识了张绍曾、蓝天蔚,三人学习成绩突出,志趣不凡,后来被人们称为“士官三杰”。他看到明治维新后的日本在战败中国之后飞速发展,大为震惊,痛感非改革政治、倾覆清室,不能转弱为强。决心以革命排满为己任,走上革命道路。留日期间,吴禄贞除了刻苦学习军事知识,对于西方民主思想也多有参研,并发起组织了留日学生的第一个爱国团体“励志会”。后吴禄贞在横滨拜访了孙中山,被孙中山的革命思想所吸引,加入兴中会。
1900年,义和团运动爆发。孙中山决定在珠江、长江流域乘势起义,派吴禄贞、傅慈祥秘密回国,与唐才常共同谋划。吴禄贞和秦力山指挥的自立军前军为庚子年长江流域大举中唯一发难者。自立军起义失败后,吴禄贞重返日本。
1901年冬,吴禄贞从士官学校毕业,回到武昌后,被张之洞扣押。在审讯时,张之洞反被吴禄贞说服,委他以重任,任武昌武普通学堂教习、会办,一时轰动武汉。吴禄贞利用职务之便并继续从事革命活动,广泛撒播革命火种,秘密翻印陈天华的《警世钟》、《猛回头》等革命书刊,散发到学堂、军队。创建了国内第一个秘密组织“花园山聚会”,倡导“秀才当兵”,使得一批具有新思想的知识分子从军,大大加强了军队本身的文化程度。
1903年,吴禄贞应黄兴邀请,同李书城、耿觐光等人前往长沙与黄兴、宋教仁、陈天华等在湖南发起组织华兴会,积极协助黄兴制订在长沙起义的计划,筹划湖南独立。恰逢此时,清廷在北京设立练兵处编练新军,急需用人,吴禄贞被在日本士官学校的好友良弼举荐获准。黄兴劝他“投身中央,伺隙而动”,吴遂北上就职。1904年5月奉调入京,任练兵处军学司训练科马队监督。在京期间,仍与湖北志士暗中联系。刘静庵被捕后,他曾竭力援救。
1906年赴新疆伊犁考察新军。因忤陕甘总督升允,被撤去监督差使,被扣留于兰州。