Nad Renem Herbert Freundlich spędził – z młodszymi braćmi i siostrami – dzieciństwo i młodość. Jako najstarszy brat był przywódcą rodzeństwa, energicznie organizującym wspólne uprawianie jego pasji: obserwacje przyrody (głównie entomologicznych) i chóralne odtwarzanie jego własnych kompozycji muzycznych (był też uzdolnionym pianistą). Uczył się w szkole podstawowej w Biebrich (1886–1892), a następnie w humanistycznym gimnazjum w Wiesbaden. W tym okresie interesował się literaturą niemiecką i grecką. Otrzymał świadectwo dojrzałości w roku 1898.
W wieku 19 lat rozpoczął studia na Uniwersytecie Ludwika i Maksymiliana w Monachium, a następnie studiował chemię na Uniwersytecie w Lipsku u Wilhelma Ostwalda, przyszłego laureata Nagrody Nobla w dziedzinie chemii (1909). Po ukończeniu studiów był od roku 1903 asystentem Ostwalda (chief assistant i private assistant), a następnie – w roku 1911 – otrzymał stanowisko profesora chemii fizycznej w Technische Hochschule w Brunszwiku.