Rodzina Alice Ball przeniosła się z Seattle do Honolulu w nadziei, że ciepły klimat pomoże jej dziadkowi cierpiącemu na zapalenie stawów. Zmarł on jednak wkrótce po przeprowadzce i rodzina powróciła do Seattle po roku spędzonym na Hawajach. Po powrocie do Seattle, Ball rozpoczęła szkołę średnią, gdzie uzyskała dobre oceny w nauce. Szkołę średnią ukończyła w 1910 roku.
Ball studiowała chemię na University of Washington, uzyskując tytuł licencjata w dziedzinie chemii farmaceutycznej, a dwa lata później z farmacji. Wraz ze swoim wykładowcą farmacji wydała 10-stronicowy artykuł w prestiżowym Journal of the American Chemical Society pod nazwą „Benzoilacje w roztworze eteru”.
Po zakończeniu studiów Ball dostała wiele ofert stypendiów. Miała możliwość studiowania na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley i Uniwersytecie Hawajskim. Postanowiła wrócić na Hawaje na studia magisterskie w dziedzinie chemii, gdzie badała olej czaulmugrowy i jego właściwości chemiczne. Olej ten był już wcześniej używany jako środek do leczenia trądu, ale Alice Ball zrewolucjonizowała go poprzez umożliwienie wstrzykiwania dzięki odkryciu eteru etylowego, formy rozpuszczalnej w wodzie, a co za tym idzie, zdolnej do rozpuszczenia we krwi.