Karol Józef Wojtyła urodził się 18 maja 1920 r. w Wadowicach, niewielkim miasteczku nieopodal Krakowa, jako drugi syn Emilii i Karola Wojtyłów. Został ochrzczony w kościele parafialnym 20 czerwca 1920 r. przez ks. Franciszka Żaka, kapelana wojskowego. Rodzice nadali imię Karolowi na cześć ostatniego cesarza Austrii, Karola Habsburga.
Rodzina Wojtyłów żyła skromnie. Jedynym źródłem utrzymania była pensja ojca - wojskowego urzędnika w Powiatowej Komendzie Uzupełnień w stopniu porucznika. Edmund, brat Karola, studiował medycynę w Krakowie i został lekarzem. Wojtyłowie mieli jeszcze jedno dziecko - Olgę, która zmarła zaraz po urodzeniu.
W dzieciństwie Karola nazywano najczęściej zdrobnieniem imienia - Lolek. Uważano go za chłopca utalentowanego i wysportowanego.
13 kwietnia 1929 r. zmarła matka Karola, a trzy lata później, w 1932 r., w wieku 26 lat, zmarł na szkarlatynę brat Edmund. Chorobą zaraził się od swojej pacjentki w szpitalu w Bielsku.
Od września 1930 r. Karol rozpoczął naukę w ośmioletnim Państwowym Gimnazjum Męskim im. Marcina Jadowity w Wadowicach. Nie miał żadnych problemów z nauką; już w tym wieku, według jego katechetów, wyróżniała go także ogromna wiara. 14 maja 1938 r. Karol zakończył naukę w gimnazjum, otrzymując świadectwo maturalne z oceną celującą, następnie wybrał studia polonistyczne na Wydziale Filozoficznym Uniwersytetu Jagiellońskiego. Zamieszkał z ojcem w Krakowie.

W lutym 1940 r. poznał osobę ważną dla swego rozwoju duchownego. Był to Jan Tyranowski, który prowadził dla młodzieży męskiej koło wiedzy religijnej. Uczestniczący w nim Wojtyła poznał wówczas i po raz pierwszy czytał pisma św. Jana od Krzyża.
18 lutego 1941 r. po długiej chorobie zmarł ojciec Karola. Było to poważnym ciosem dla młodego chłopaka, który w 21. roku życia pozostał zupełnie bez rodziny. Po śmierci ojca Karol Wojtyła pozostał bez środków do życia. W normalnych czasach mógłby liczyć na studenckie stypendium, ale w czasie wojny uczelnie nie działały. Karol wykorzystał ten czas na intensywne samokształcenie. Środowisko akademickie utrzymywało więzi i działało w podziemiu.
W 1942 i 1943 r. jako reprezentant krakowskiej społeczności akademickiej udawał się do Częstochowy, by odnowić śluby jasnogórskie (tradycja akademickich pielgrzymek majowych zapoczątkowana w 1936 r. trwa do dziś).
Za jedną z najważniejszych dla siebie inicjatyw okresu okupacji Karol uważał pracę aktorską w konspiracyjnym Teatrze Rapsodycznym, pod kierownictwem Mieczysława Kotlarczyka (teatr działał pod auspicjami podziemnej organizacji narodowo-katolickiej Unia). W tym czasie powstało wiele utworów poetyckich Wojtyły, publikowanych później pod pseudonimem Andrzej Jawień (inne pseudonimy literackie to AJ, Piotr Jasień, a od 1961 r. - Stanisław Andrzej Gruda). Twórczość literacką kontynuował także w latach późniejszych.
Karol podjął pracę jako pracownik fizyczny w zakładach chemicznych Solvay, początkowo w kamieniołomie w Zakrzówku, a potem w oczyszczalni sody w Borku Fałęckim (obecnie na terenie Krakowa). Współpracownicy wspominali później, że każdą przerwę w pracy spędzał zatopiony w lekturze. W drodze do pracy wstępował do kaplicy Sióstr Matki Bożej Miłosierdzia w Łagiewnikach, obok cmentarza, na którym w 1938 r. pochowano przyszłą świętą - s. Faustynę Kowalską.
W 1942 r. wstąpił do tajnego Metropolitalnego Seminarium Duchownego w Krakowie, nie przerywając pracy w Solvayu. W tym samym czasie rozpoczął w konspiracji studia na Wydziale Teologicznym Uniwersytetu Jagiellońskiego. 29 lutego 1944 roku potrąciła go niemiecka ciężarówka wojskowa i dwa tygodnie musiał spędzić w szpitalu. Zapytany po latach, czy łączy w jakiś sposób ten wypadek z zamachem na swoje życie w 1981 roku, przyznał: "Tak, w obu przypadkach czuwała nade mną Opatrzność".
Kiedy w Warszawie wybuchło Powstanie, w Krakowie hitlerowski terror nasilił się (w tzw. "czarną niedzielę" 6 sierpnia 1944 r. Niemcy aresztowali ponad 7 000 mężczyzn). Wówczas kardynał Sapieha, chcąc ratować przyszłych kapłanów, zdecydował, że alumni mają zamieszkać w pałacu arcybiskupim. Tam Karol pozostał do końca wojny, do czasu odbudowania krakowskiego seminarium na Podwalu.

13 października 1946 r. alumn Metropolitalnego Seminarium Duchownego w Krakowie Karol Wojtyła został subdiakonem, a tydzień później diakonem. Już 1 listopada 1946 r. kard. Adam Stefan Sapieha wyświęcił Karola na księdza. 2 listopada jako neoprezbiter Karol Wojtyła odprawił Mszę św. prymicyjną w krypcie św. Leonarda w katedrze na Wawelu.
15 listopada 1946 r. wraz z klerykiem Stanisławem Starowiejskim poprzez Paryż wyjechał do Rzymu, aby kontynuować studia na Papieskim Międzynarodowym Athenaeum Angelicum (obecnie Papieski Uniwersytet św. Tomasza z Akwinu). Podczas studiów zamieszkiwał w Kolegium Belgijskim, gdzie poznał wielu duchownych z krajów frankofońskich oraz z USA. W 1948 r. ukończył studia z dyplomem summa cum laude.
W lipcu 1948 r. na okres 7 miesięcy ks. Karol został skierowany do pracy w parafii Niegowić, gdzie spełniał zadania wikarego i katechety. W marcu 1949 r. został przeniesiony do parafii św. Floriana w Krakowie. Tam założył chór gregoriański, z którym wkrótce przygotował i odśpiewał mszę De Angelis ("O Aniołach"). Swoich chórzystów zaraził pasją i miłością do gór - razem przewędrowali Gorce, Bieszczady i Beskid. Organizowali także spływy kajakowe na Mazurach. W Krakowie otrzymał też w końcu (1948) tytuł doktora teologii (którego nie dostał w Rzymie z powodu braku funduszy na wydanie drukiem rozprawy doktorskiej). Uzyskawszy po śmierci kard. Sapiehy urlop na pracę naukową, w latach 1951-1953 rozpoczął pisanie pracy habilitacyjnej, która, chociaż przyjęta w 1953 roku przez Radę krakowskiego Wydziału Teologicznego, została odrzucona przez Ministerstwo Oświaty i tytułu docenta Karol Wojtyła nie uzyskał (aż do roku 1957). W roku 1956 objął za to katedrę etyki Katolickiego Uniwersytetu Lubelskiego.

W 1958 r. Karol Wojtyła został mianowany biskupem pomocniczym Krakowa i biskupem tytularnym Umbrii. Przyjął wówczas, zgodnie z obyczajem, jako hasło przewodnie swej posługi słowa Totus tuus (łac. "Cały Twój"); kierował je do Matki Chrystusa. Konsekracji biskupiej ks. Karola Wojtyły dokonał 28 września 1958 r. w katedrze na Wawelu metropolita krakowski i lwowski, arcybiskup Eugeniusz Baziak. Współkonsekratorami byli biskup Franciszek Jop i biskup Bolesław Kominek. W tym okresie powstały najgłośniejsze prace biskupa Wojtyły, które przyniosły mu sławę wśród teologów: "Miłość i odpowiedzialność" (1960) oraz "Osoba i czyn" (1969). W 1962 r. został krajowym duszpasterzem środowisk twórczych i inteligencji. Na okres biskupstwa Karola przypadły także obrady Soboru Watykańskiego II, w których aktywnie uczestniczył.
30 grudnia 1963 r. Karol Wojtyła został mianowany arcybiskupem metropolitą krakowskim. Podczas konsystorza 26 czerwca 1967 r. został nominowany kardynałem. 29 czerwca 1967 r. otrzymał w kaplicy Sykstyńskiej od papieża Pawła VI czerwony biret, a jego kościołem tytularnym stał się kościół św. Cezarego Męczennika na Palatynie.
Jako pasterz diecezji starał się ogarniać swą posługą wszystkich potrzebujących. Wizytował parafie, odwiedzał klasztory. W 1965 r. otworzył proces beatyfikacyjny siostry Faustyny Kowalskiej. Utrzymywał dobry i ścisły kontakt z inteligencją krakowską, zwłaszcza ze środowiskiem naukowym i artystycznym. Zyskał dojrzałość jako myśliciel, sięgając nie tylko do rozległej tradycji filozoficznej, lecz także do Biblii i do mistyki (zawsze był mu bliski święty Jan od Krzyża) i budując harmonijnie koncepcję z pogranicza filozofii oraz teologii: człowieka jako integralnej osoby. Stał się znanym poza Polską autorytetem. Był obok Prymasa Polski kard. Stefana Wyszyńskiego najważniejszą postacią Episkopatu Polski. Z Prymasem Tysiąclecia ściśle współpracował, okazując szacunek dla jego doświadczenia i mądrości. W nielicznych wolnych chwilach nadal z chęcią jeździł na Podhale i w Tatry, chodził po górach, uprawiał narciarstwo.