Lovecrafta nie wiedzą, czy kiedykolwiek miał on pojęcie o rzeczywistych problemach zdrowotnych swojego ojca.
Po hospitalizacji ojca był wychowywany przez matkę, dwie ciotki (Lillian Delorę Phillips i Annie Emeline Phillips) oraz dziadka, Whipple’a Van Burena Philipsa – amerykańskiego biznesmena. W piątkę zamieszkiwali rodzinny dom w Providence. Był genialnym dzieckiem. Mając trzy lata, potrafił recytować poezję, w wieku sześciu lat zaczął pisać wiersze. Dziadek zachęcał go do lektury, a ponadto wprowadził do świata grozy, opowiadając mu własne historie.
W młodości często chorował. Ze względu na niestabilny stan zdrowia uczęszczał do szkoły podstawowej z dłuższymi przerwami, podczas których uczyli go prywatni nauczyciele. W tym okresie intensywnie czytał, poznawał świat nauk ścisłych, a także łacinę i historię rzymską. W 1899 zaczął wydawać amatorskie czasopismo „The Scientific Gazette”, które powielał domowym sposobem. W następnych latach wydał w tej samej formie serię naukowych publikacji dotyczących fizyki, chemii i astronomii, a także biografie wybitnych postaci z historii starożytnego Rzymu. Przetłumaczył też część Przemian Owidiusza. W 1904 kontynuował naukę w Hope High School w stanie Rhode Island.