Маленький Франц Адольф появился на свет в семье поволжского немца Иосифа Шехтеля и его жены Доротеи в Санкт-Петербурге. Затем вместе с родителями переехал в Саратов к брату отца, удачливому фабриканту и купцу. Став управляющим ткацкой фабрики, Иосиф Шехтель принял участие и в затеянном братом создании первого в городе летнего театра, где поставили «Грозу» А.Н. Островского. Однако фортуна вскоре отвернулась от Шехтелей - они разорились, влезли в долги и были вынуждены продать свое имущество с аукциона. Затем умер Иосиф - и Доротея осталась с шестью детьми и без копейки денег. Младшего сына ей пришлось отдать на воспитание в богатую семью, он носил другую фамилию. Растерявшуюся вдову спас Павел Третьяков: по рекомендации друга взял к себе экономкой. Забрав с собою старшую дочь, Дарья Карловна (так называли Доротею по-русски) отправилась в Москву.

Четверых детей, в том числе 12-летнего Франца (имя Федор он возьмет при крещении в православие в 1914 году), она оставила на попечение родственников и просила хорошо учиться. Однако учеба у Франци «не пошла». С трудом закончив приготовительное училище, он поехал к матери с мечтою стать архитектором; И в 1875 году поступил в Училище живописи, ваяния и зодчества, не имевшее статуса высшего учебного заведения, а потому не дававшее своим выпускникам права проектировать государственные дома.

Разочаровавшийся юноша оставляет училище и начинает расписывать церкви, писать иконы, делать эскизы театральных костюмов и декораций. И... оформляет виньетками первый сборник Антона Чехова «Пестрые рассказы», с братом которого был дружен. Затем становится «архитектурным помощником» известного московского зодчего Каминского, исповедовавшего эклектику - смесь «русского» и «европейского» стилей.