Владимир Яковлевич Курбатов родился в Петербурге 24 января (6 февраля н. ст.) 1878 г. После смерти отца в 1881 г. семья, в которой было трое малолетних детей, осталась на руках матери-домохозяйки Марии Александровны и с пенсией в 65 руб. Все детство и значительная часть юности будущего ученого проходят в Павловске, где возникает «еще подсознательно вопрос – какое место среди других произведений искусства занимает Павловск и особенно его парк, великое произведение Воронихина и Гонзаго, т. к. в 1800-х гг. никто парки за произведения искусства не считал. Ознакомление же с Эрмитажем еще в гимназические годы и чтение книг по истории искусства не могли дать ответа на вопрос о значении русского искусства XVIII–XIX вв., но заставили изучать материалы по истории искусства». Эти материалы заинтересовали гимназиста настолько, что он «уже в 1893 году (будучи учеником 5-го класса гимназии) составлял рефераты по статьям Грановского». Юношу остро беспокоили связи, переходы от искусства старых мастеров к новому, какие он видел в павловских и царскосельских дворцах и парках. Он занимается в Публичной библиотеке, изучает искусствоведческие статьи в журналах и книгах. «После первого самостоятельного путешествия (в 1893 г.) по Волге до Нижнего Новгорода и из Ярославля в Москву стал искать указаний по истории русского искусства преимущественно XVI и XVII веков, тогда как книги заканчивались 1500 годом». Необычное увлечение будущего ученого-химика и искусствоведа-исследователя реализовывалось на фоне нелегкой борьбы за хлеб насущный: платой за даваемые им уроки, заработком за выполнение электромонтерских работ юноша помогал семье.
«После окончания городского начального училища (позже 5-е Рождественское мужское начальное училище в память Р. И. Кондратенко, Херсонская ул., 8) и 7-й Петербургской гимназии (в 1896 г. с золотой медалью. Гимназия находилась на Кирилловской ул., 11) поступил на Естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета», причем юноша выбрал университет именно для углубленных занятий проблемами истории искусств, тогда как мог «без труда попасть в любой привилегированный институт, например Горный или Путей сообщения». По окончании в 1900 г. физико-математического факультета Петербургского университета он служил под началом Д. И. Менделеева в Главной палате мер и весов, затем в химической лаборатории Университета.
Еще в 1899 г. В. Я. Курбатов начинает сотрудничать «с большою группою художников (И. Е. Репин, В. А. Серов, А. П. Остроумова-Лебедева, И. И. Левитан, Е. Е. Лансере, С. П. Яремич и т. д.)», что дало возможность познакомиться «с исследователями художественной старины (В. Васнецов, А. Васнецов, В. В. Стасов и др.)». Тогда же В. Я. Курбатов изучает музыку, встречаясь с ее величайшими представителями А. К. Глазуновым, Н. А. Римским-Корсаковым, А. Н. Лядовым. Вместе с И. Е. Репиным, Е. Е. Лансере, А. П. Остроумовой-Лебедевой и Н. С. Самокишем, К. А. Сомовым, А. Н. Бенуа, Н. К. Рерихом, Л. С. Бакстом, Ф. Г. Беренштамом Курбатов в 1902 г. становится членом-сотрудником Попечительного комитета о сестрах Красного Креста и начинает свою деятельность в Общине Св. Евгении. С трудами Общины, располагавшейся в доме № 3 по Старорусской улице, недалеко от гимназии, где учился Курбатов, он познакомился, по-видимому, еще в детстве.
Первые публикации – заметки по истории русского искусства – появились в самом начале XX в., причем их автор в то время оказался в Петербурге одним из немногих исследователей, занимавшихся изучением произведений русского искусства XI–XVII вв. не в академических кабинетах, а на местах, в Ростове Великом, Вологде, Ярославле. Заметки эти, всего их было семнадцать, помещены в журнале «Художественные сокровища России» за 1901 г. В том же году появились и первые работы Курбатова-химика: несколько статей в университетском журнале на тему «Исследование теплоемкости и скрытых теплот испарения анилина». С тех пор результаты работ Владимира Яковлевича Курбатова по химии и в области искусства публиковались почти одновременно.