Nacque a Firenze il 12 maggio 1820, e da questo derivò il suo nome. Poco tempo dopo, però, lei e la sua famiglia si trasferirono in Inghilterra. I Nightingale erano benestanti, e quindi diedero alle proprie figlie un’educazione di prima categoria, portandole agli eventi sociali più importanti, ma quello che più piaceva a Florence erano la matematica e la scienza.
In un’occasione i genitori portarono lei e sua sorella in viaggio per l’Europa, cosa molto comune tra le signorine di buona famiglia dell’epoca come parte della loro formazione culturale. Per Florence significò trovare la sua vera vocazione di vita. Passando per i vari Paesi, si interessò ad annotare le statistiche relative alla popolazione e al numero di ospedali sul suo diario personale. Fu allora che si rese conto che voleva diventare infermiera.
I genitori si opposero. Da una ragazza come lei ci si aspettava che si sposasse con un buon pretendente e non lavorasse (men che meno come infermiera), perché era una cosa che facevano le donne delle fasce sociali più basse.
Florence respinse varie proposte di matrimonio e alla fine riuscì a entrare in una scuola infermieristica in Germania, verso il 1850. Al termine degli studi tornò a Londra e iniziò a lavorare in un ospedale di Harley Street, dove venne rapidamente promossa sovrintendente.