童年蒂姆·鄧肯出生於美屬維爾京群島。他的姐姐特裡西亞·鄧肯是一名遊泳運動員，參加過1988年奧運會遊泳比賽。鄧肯自幼接受遊泳訓練，獲得過400米自由泳12至13歲年齡組的全國冠軍，目標是加入美國遊泳隊參加1992年奧運會。然而1989年，“雨果”颶風席卷維爾京群島，摧毀瞭遊泳隊訓練的泳池，鄧肯從小懼怕鯊魚，不敢下海進行訓練，此前從未間斷的遊泳訓練被迫中止。童年鄧肯在姐夫裡奇·洛瑞和父親的引導下，鄧肯十四歲時開始接觸籃球。鄧肯身高手大，遊泳鍛煉出身體的柔韌性，加上不服輸的性格和超強的心理素質，讓他在籃球領域迅速大放異彩。許多名校都願意為他提供獎學金，但鄧肯最終被維克森林大學魔鬼執事隊主教練戴夫·奧多姆說服，承諾加盟該校。
這裡解釋一下鄧肯飛天魔鬼這個綽號。本來這個維克森林大學的綽號是飛天魔鬼，但傳到中國就變成鄧肯的綽號是飛天魔鬼瞭。但大傷之前的鄧肯確實是飛天遁地運動能力很強，跟現在字母哥似的，所以廣大中國球迷看見初入聯盟第一年的鄧肯也覺得這個綽號很適合他，就漸漸叫開瞭。
大學1993年，鄧肯進入維克森林大學心理學專業就讀。在首場對陣阿拉斯加大學的比賽中，鄧肯一分未得。之後憑借高強度的訓練，鄧肯的表現迅速竄升。大學二年級時，在一場對陣華萊士大學的比賽中，鄧肯獨得25分，傑裡·韋斯特當時便認定他將成為1995年的NBA選秀狀元，但鄧肯在14歲那年曾向得癌癥的母親許下“無論如何都要讀完大學拿到學位”的諾言，因此他最終選擇留校讀書直至畢業。此後兩年，鄧肯得到瞭大量的鍛煉機會，造就瞭難以抵擋的進攻實力，比賽中他往往能迫使對手采用三人包夾戰術，在防守端，鄧肯同樣表現出眾，兩度收獲最佳防守球員稱號。1997年，鄧肯成為魔鬼執事隊史上獲勝場次最多的球員，獲得約翰·伍登獎，並連續第二年入選NCAA全美第一陣容。他的數據突破2000分、1500籃板大關，是NCAA完成這一壯舉的第十人，也是NCAA第一個同時達到1500分、1000個籃板、400個蓋帽和200個助攻的球員。
大學時期大學畢業後，鄧肯又繼續通過自學，順利完成瞭碩士答辯，成功拿到瞭維克森林大學心理學碩士的學位證書。
1996年參加職業選秀之前，鄧肯率領大學生球隊跟當時的美國國傢隊打瞭一場練習賽。當時夢二的內線有羅賓遜、奧拉朱旺和奧尼爾，結果鄧肯在他們頭上砍下瞭22分。。
“可以說他在那時候就註定會成為偉大球員瞭。”羅賓遜說，“一般大學中鋒面對巨星應該很緊張，但他完全鎮靜自如。等到一年後我們選中他後，我在訓練時跟他對位，我覺得自己算是防守好的瞭，但完全無法阻止他得分，我真的被他的能力和天賦所震驚，這傢夥絕對異於常人！而我也非常感謝他以後還能說我當初教給他瞭一些東西，”他說，“他那時候就已經是現象級的球員瞭。”