Boyle sinh tại Amherst, bang Nova Scotia, Canada, là con của một bác sĩ y khoa. Năm 3 tuổi Boyle cùng cha và mẹ là Beatrice di chuyển tới cư ngụ ở Quebec.[2] Thời niên thiếu Boyle học với mẹ ở nhà cho tới khi lên 14 tuổi thì vào học trường tư thục Lower Canada College của Montreal và tốt nghiệp trung học.[2] Sau đó Boyle học ở Đại học McGill, nhưng bị gián đoạn năm 1943, khi ông gia nhập Hải quân Hoàng gia Canada làm phi công trong Chiến tranh thế giới thứ hai.[2] Ông được biệt phái sang Hải quân Hoàng gia Anh để học cách đáp máy bay tiêm kích Supermarine Spitfire trên Hàng không mẫu hạm tới khi chiến tranh kết liễu.[2] Sau đó, ông trở lại Đại học McGill học tiếp, đậu bằng cử nhân khoa học năm 1947, thạc sĩ khoa học năm 1948 và tiến sĩ năm 1950.