Когда Иоганну Себастьяну было 9 лет, умерла его мать, а через год - отец, успев незадолго до этого ещё раз жениться. Мальчика взял к себе старший брат, Иоганн Кристоф, служивший органистом в соседнем Ордруфе. Иоганн Себастьян поступил в гимназию, брат обучал его игре на органе и клавире. Иоганн Себастьян очень любил музыку и не упускал случая заниматься ею или изучать новые произведения. Известна следующая история, иллюстрирующая страсть Баха к музыке. У Иоганна Кристофа в шкафу хранилась тетрадь с нотами известных в ту пору композиторов, но, несмотря на просьбы Иоганна Себастьяна, он не давал ему с ней ознакомиться.
Однажды юному Баху удалось извлечь из всегда запертого шкафа брата тетрадь, и в течение полугода лунными ночами он переписывал себе её содержимое. Когда работа уже была завершена, брат обнаружил копию и отнял ноты. Обучаясь в Ордруфе под руководством брата, Бах познакомился с творчеством современных ему южнонемецких композиторов - Пахельбеля, Фробергера и других. Возможно также, что он познакомился с работами композиторов Северной Германии и Франции. Иоганн Себастьян наблюдал, как осуществлялся уход за органом, и, возможно, сам принимал в нём участие.
В 15 лет Бах переехал в Люнебург, где в 1700-1703 годах учился в певческой школе св. Михаила. Во время учёбы он посетил Гамбург - крупнейший город в Германии, а также Целле (где в почёте была французская музыка) и Любек, где он имел возможность познакомиться с творчеством знаменитых музыкантов своего времени. К этим же годам относятся и первые произведения Баха для органа и клавира. Кроме пения в хоре а капелла, Бах, вероятно, играл на трёхмануальном органе школы и на клавесине. Здесь он получил первые знания по богословию, латыни, истории, географии и физике, а также, возможно, начал учить французский и итальянский языки.
В школе Бах имел возможность общаться с сыновьями известных северонемецких аристократов и известными органистами, прежде всего, с Георгом Бёмом в Люнебурге и Рейнкеном в Гамбурге. С их помощью Иоганн Себастьян, возможно, получил доступ к самым большим инструментам из всех, на которых он когда-либо играл. В этот период Бах расширил свои знания о композиторах той эпохи, прежде всего, о Дитрихе Букстехуде, которого он очень уважал.