Уолтер Кеннон родился 19 октября 1871 г. в штате Висконсин в США. Его отец, Кольберт Кеннон, был потомком переселенцев, заселявших просторы Америки. В свое время он не смог получить высшее образование из-за материальных затруднений, а потому ему пришлось работать на железной дороге. Однако он не потерял интереса к науке и постоянно выписывал журналы по медицине и сельскому хозяйству. Мать Уолтера, Сара, школьная учительница, была мягким человеком в отличие от сурового отца. Уолтера быстро приучили к труду: свои игрушки он делал для себя сам под руководством отца.
Кольберт Кеннон был протестантом-кальвинистом и своих детей воспитывал в строгом послушании и богобоязни. В юности Уолтер посвятил много времени изучению религиозных трудов, однако со временем у него стали возникать вопросы и сомнения, за разрешением которых он обратился к местному священнику. Однако он встретил строгое и резкое порицание за критику, которой осмелился подвергнуть труды теологов. Эта ситуация во многом способствовала отказу Уолтера от религии и как следствие осложнению отношений с отцом. Кроме этого, огромное впечатление на молодого человека произвела смерть его матери от пневмонии в 1889 г.
Вместо теологических трудов он стал зачитываться работами Томаса Гексли, ярого противника идеализма, а также книгами многих других ученых, популяризовавших научные идеи, познакомился с эволюционной теорией Чарльза Дарвина. Это занятие породило у У. Кеннона желание учиться в колледже, и он поступил в Гарвардскую медицинскую школу. В 1900 г. он окончил ее, получив степень доктора наук.
Учась в Гарварде, Кеннон попал под влияние У. Джемса. С одной стороны, он зачитывался его работами, посвященными различным проблемам психологии, с другой — приходил в восторг от его лекций по философии. Находясь под этим впечатлением, он решил заниматься философией и даже сказал У. Джемсу об этом желании. Однако профессор посоветовал ему пойти по другому пути, и Кеннон начал работать под руководством профессора физиологии Генри Боудича. После его отставки он занял место заведующего лабораторией физиологии Гарвардской медицинской школы, где и проводил все свои исследования.
Первые работы У. Кеннона были посвящены исследованию различных проблем физиологии, и, казалось, ничто не предвещало его обращения к психологии. Однако, изучая, например, двигательные функции пищеварительного тракта, Кеннон обнаружил их связь с эмоциональным возбуждением. В связи с этим он обратился к теории Джемса—Ланге, объяснявшей эмоциональное переживание как отражение соматических изменений. По их мнению, при отсутствии телесных проявлений чувств (биение сердца, дрожание подбородка, губ и т.д.) эмоции совершенно исчезнут.
Эта теория не несла в своей основе никаких экспериментов и была чисто умозрительной. У. Кеннон решил проверить эту гипотезу, в связи с чем провел ряд экспериментов. Он установил, что при отсутствии соматических проявлений эмоции все же возникают, кроме того, он установил две закономерности. Во-первых, физиологические проявления различных эмоций очень похожи друг на друга и не могут выступать в качестве отличительного признака. Во-вторых, скорость появления и исчезновения этих проявлений значительно ниже, чем скорость развертывания эмоциональных переживаний.