Nació en Garding (una pequeña localidad que por entonces pertenecía a la Corona de Dinamarca). Su padre, pastor protestante, lo introdujo en la cultura y lenguas clásicas, formación que consolidaría en el Instituto de Altona (1834-1838). La vocación y la carrera de Mommsen se orientaron decisivamente al ingresar en la Universidad de Kiel para seguir la carrera jurídica en 1838, donde se doctora en Derecho (1843), Con la financiación de la Academia de Berlín consiguió poner en marcha (1854) un gigantesco proyecto para editar todas las inscripciones latinas del Imperio romano (Corpus Inscriptionum Latinarum).