Sejak kecil, ia sudah memperoleh pendidikan agama. Pada usia kanak-kanak, ahli fisika atom ini sudah mampu membaca juz ke-30 (juz terakhir Al Quran yang memuat sejumlah surah pendek), "sebelum saya bisa nembaca huruf Latin," katanya. Dan seperti kebiasaan anak-anak santri, ia pun masuk madrasah: belajar agama pada sore hari, setelah paginya bersekolah sekolah dasar. Malahan, ia melanjutkan menuntut ilmu agama di madrasah tinggi Mamba'ul Ulum, madrasah yang didirikan Paku Buwono X. Di situ Baiquni sekelas dengan Munawir Sjadzali, mantan Menteri Agama. Lulusan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia Bandung, 1952. Kemudian mengajar di UGM Yogyakarta. Menikah dengan Sri Hartati, pasangan ini dikaruniai 6 orang anak, 5 putra dan 1 putri.