Tôn Kim Long sinh vào tháng 1 năm 1962 tại Tổ 4, thôn Cao Lâm, hương Lộ Thị, huyện Chung Tường, nay là thành phố cấp huyện Chung Tường, địa cấp thị Kinh Môn, tỉnh Hồ Bắc, Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa. Ông sinh ra và lớn lên trong một gia đình nông dân bình thường, học và tốt nghiệp phổ thông địa phương. Tháng 9 năm 1978, khi 16 tuổi, với kết quả học tập lẫn tốt nghiệp xuất sắc, ông được nhận vào học tại Học viện Địa chất Vũ Hán (武汉地质学院, nay là Đại học Địa chất Trung Quốc) tại thủ phủ Vũ Hán của Hồ Bắc, học ở Khoa Kỹ thuật khai thác khoáng sản, tốt nghiệp Cử nhân chuyên ngành Thám hiểm và Đào hầm khoáng sản. Tháng 8 năm 1983, ông nhập học cao học cơ sở Bắc Kinh của Học viện Địa chất Vũ Hán, nhận bằng Thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật đào hầm khoáng sản vào tháng 8 năm 1986. Trong quá trình này, ông được kết nạp Đảng Cộng sản Trung Quốc vào tháng 4 năm 1986.[1]

Tháng 9 năm 1993, Tôn Kim Long là nghiên cứu viên sau đại học tại Đại học Nam Khai ở Thiên Tân, nhận bằng Thạc sĩ Kinh tế học vào tháng 6 năm 1997. Cũng trong giai đoạn này, ông theo học khóa bồi dưỡng tại Trường Đảng Trung ương Đảng Cộng sản Trung Quốc từ tháng 3 đến tháng 5 năm 1997. Sau đó, từ tháng 9 năm 1998 đến tháng 7 năm 2001, ông là nghiên cứu sinh tại Học viện Tài chính tiền tệ của Đại học Nhân dân Trung Quốc, bảo vệ thành công luận án tiến sĩ và trở thành Tiến sĩ Kinh tế học. Bên cạnh đó, ông tham gia khóa học nghiên cứu quốc học tại Đại học Quốc phòng Trung Quốc từ tháng 3 đến tháng 5 năm 2010. Ông cũng được phong học hàm Cao cấp công trình sư, tương đương phó giáo sư.[2]