Mottelson alizaliwa Chicago, Illinois, mwana wa Georgia (Blum) na Goodman Mottelson, mhandisi. Alihitimu kutoka Lyons Township High School huko LaGrange, Illinois. Alipata digrii ya shahada ya kwanza kutoka Chuo Kikuu cha Purdue mnamo 1947, na Ph.D. katika fizikia ya nyuklia kutoka Chuo Kikuu cha Harvard mnamo 1950. Swali: Alihitimu kutoka Purdue lini?
Mwaka wa 1947