Figlio di Rita Bisio e di Giulio Eco, un impiegato nelle [[Ferrovie dello Stato Italiane|Ferrovie]] e di Rita Bisio e fratello maggiore dell'attrice [[Emy Eco]], conseguì la maturità al [[liceo classico Giovanni Plana]] di [[Alessandria]],<ref>quotidiano ''la Stampa'' del 22/11/2000, p. 25.</ref> sua città natale. Tra i suoi compagni di classe, vi era il fisarmonicista [[Gianni Coscia]], con il quale scrisse spettacoli di rivista.<ref>{{Cita web|url = http://genova.mentelocale.it/60735-genova-camogli-gianni-coscia-quando-suono-col-mio-amico-umberto-eco/|titolo = Gianni Coscia: «quando suono col mio amico Umberto Eco»|accesso = 20 febbraio 2016|sito = genova.mentelocale.it|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20141012105223/http://genova.mentelocale.it/60735-genova-camogli-gianni-coscia-quando-suono-col-mio-amico-umberto-eco/|urlmorto = sì}}</ref> In gioventù fu impegnato nella GIAC (l'allora ramo giovanile dell'[[Azione Cattolica]]-AC) e nei primi [[anni 1950|anni cinquanta]] fu chiamato tra i responsabili nazionali del movimento studentesco dell'AC (progenitore dell'attuale [[Movimento studenti di Azione cattolica|MSAC]]). Nel 1954 abbandonò l'incarico (così come avevano fatto [[Carlo Carretto]] e [[Mario Rossi (medico)|Mario Rossi]]) in polemica con [[Luigi Gedda]].
Durante i suoi studi universitari (alla Facoltà di Lettere e Filosofia di [[Torino]]) su [[Tommaso d'Aquino]], smise di credere in [[Dio]] e lasciò definitivamente la [[Chiesa cattolica]];<ref>«È il lato dolente e angoscioso di un uomo che è cresciuto nell'Azione Cattolica, che l'ha lasciata in polemica con il grande Gedda; un uomo, Eco, che ha studiato – dicono - Tommaso d'Aquino, e che un giorno se n'è uscito dalla Chiesa proclamandosi orgogliosamente ateo, o se si preferisce, agnostico.» (In ''Rassegna stampa cattolica'': Mario Palmaro, ''Eco è solo un refuso'', 21 settembre 2011</ref> in una nota ironica, in seguito commentò: «si può dire che lui, [[Tommaso d'Aquino]], mi abbia miracolosamente curato dalla fede».<ref name="Time05">{{citazione|Il suo nuovo libro tratta di politica, ma anche di fede.
