Prelog sinh tại Sarajevo, Bosna và Hercegovina, thời đó thuộc Đế quốc Áo-Hung. Cha mẹ ông là người Croatia làm việc tại đây. Năm 1915, Prelog di chuyển về Zagreb (Croatia) cùng với gia đình. Ông học trường trung học ở Osijek và hoàn tất bậc trung học ở Zagreb, sau đó vào học đại học tại Praha và tốt nghiệp kỹ sư hóa học ở Học viện Công nghệ Séc năm 1929, dưới sự hướng dẫn của Emil Votoček. Sau khi đậu bằng tiến sĩ hóa học, ông vào làm việc trong phòng thí nghiệm của nhà máy G.J. Dríza ở Praha, phụ trách sản xuất các hóa chất hiếm mà thị trường thời đó không có. Lúc rảnh rỗi, ông tự nghiên cứu, bắt đầu từ ancaloit ở vỏ của cacao.