Pete Docter sinh ra tại Bloomington, Minnesota, Hoa Kỳ, lớn lên với xu hướng hướng nội và cô lập với xã hội, thích làm việc một mình và phải tự nhắc nhở mình về việc kết nối với người khác. Docter thường chơi tại con lạch nhỏ sau nhà, giả vờ là Indiana Jones và diễn lại các cảnh trong phim.[4] Một người bạn cùng lớp ở trường phổ thông đã miêu tả ông "một cậu bé cao lớn nhưng vụng về, có thể bị rơi vào tầm ngắm của những kẻ chuyên đi bắt nạt ở trường do giọng nói thô cứng ở tuổi dậy thì.[2]

Cả bố và mẹ của Docter đều làm việc trong ngành giáo dục: mẹ ông, Rita, dạy âm nhạc và cha ông, Dave, chỉ đạo đội hợp xướng tại Normandale Community College. Ông học tại trường tiểu học Nine Mile, trường cấp 2 Oak Grove và trường cấp 3 John F. Kennedy tại Bloomington. Không giống như hai người chị, Kirsten Docter, nghệ sĩ violon tại Cavani String Quartet và Kari Docter, nghệ sĩ cello tại Metropolitan Opera, Docter không thực sự hứng thú với âm nhạc. Mặc dù vậy, ông được ghi nhận đã chơi một số đoạn nhạc nền của Michael Giacchino trong các đoạn phim đi kèm trong đĩa Blu-ray của phim Up. Ông tự học hoạt hình, tự làm flip book và các đoạn hoạt hình ngắn bằng một máy quay phim gia đình.[2] Ông mô tả hứng thú của mình cho hoạt hình giống như một cách để "đóng vai Chúa", gần như tạo ra được các nhân vật sống. Đạo diễn hoạt hình Chuck Jones, Walt Disney và họa sĩ hoạt hình Jack Davis là những nguồn cảm hứng chính.[5]

Pete Docter học đồng thời hai ngành triết học và nghệ thuật tại đại học Minnesota trong thời gian một năm[2] trước khi chuyển đến California Institute of the Arts, nơi ông giành giải Student Academy Award cho bộ phim ngắn Next Door và tốt nghiệp năm 1990. Mặc dù Docter dự định sẽ làm việc cho công ty Walt Disney, những lời đề nghị làm việc hấp dẫn nhất lại đến từ Pixar và nhà sản xuất của The Simpsons.[2] Docter không suy nghĩ nhiều về Pixar vào thời điểm đó,[5] và sau này ông đã đánh giá lựa chọn công việc của mình là một lựa chọn kỳ lạ và bất thường.[6]