Clarence Birdseye war das sechste von neun Kindern von Clarence Frank Birdseye, einem Anwalt in einer Versicherungsfirma, und Ada Jane Underwood. Seine ersten Lebensjahre verbrachte er in Brooklyn, New York, wo seine Familie ein Stadthaus in Cobble Hill besaß. Von Kindheit an war Birdseye von den Naturwissenschaften und der Taxidermie besessen, die er sich im Fernstudium aneignete. Im Alter von elf Jahren warb er für seine Kurse in diesem Fach. Als er vierzehn war, zog die Familie in den Vorort Montclair, New Jersey, wo Birdseye die Montclair High School absolvierte. Er immatrikulierte sich am Amherst College, wo bereits sein Vater und sein älterer Bruder studiert hatten. Dort brillierte er in den Naturwissenschaften, obwohl er in anderen Fächern ein durchschnittlicher Schüler war. Seine Besessenheit vom Sammeln von Insekten führte dazu, dass seine Mitschüler ihm den Spitznamen „Bugs“ gaben.
Im Sommer nach seinem ersten Studienjahr arbeitete Birdseye für das Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten in New Mexico und Arizona als „assistierender Naturforscher“, zu einer Zeit, als die Behörde Landwirten und Viehzüchtern dabei half, Raubtiere, vor allem Kojoten, loszuwerden.
Im Jahr 1908 zwangen die Familienfinanzen Birdseye dazu, das College nach seinem zweiten Jahr zu verlassen. Im Jahr 1917 kamen Birdseyes Vater und sein älterer Bruder Kellogg wegen Betrugs an ihrem Arbeitgeber ins Gefängnis; ob dies mit Birdseyes Rückzug aus Amherst zusammenhing, ist unklar.
Birdseye wurde erneut vom Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten eingestellt, diesmal für ein Projekt zur Überwachung der Tiere im amerikanischen Westen. Er arbeitete auch mit dem Entomologen Willard Van Orsdel King (1888-1970) in Montana zusammen, wo er in den Jahren 1910 und 1911 mehrere hundert kleine Säugetiere einfing, von denen King mehrere tausend Zecken zu Forschungszwecken entfernte, die er als Ursache des Rocky-Mountain-Fleckfiebers isolierte, was ein Durchbruch war.Birdseyes nächster Arbeitseinsatz, der mit Unterbrechungen von 1912 bis 1915 stattfand, war in Labrador im Dominion Neufundland (heute Teil Kanadas), wo er sich weiter für die Konservierung von Lebensmitteln durch Gefrieren, insbesondere durch Schnellgefrieren, interessierte. Er erwarb Land in Muddy Bay, wo er eine Ranch für die Aufzucht von Füchsen errichtete. Er lernte von den Inuit, wie man unter sehr dickem Eis fischt. Bei -40 °C entdeckte er, dass der gefangene Fisch fast sofort gefror und nach dem Auftauen frisch schmeckte. Er erkannte sofort, dass die gefrorenen Meeresfrüchte, die in New York verkauft wurden, von geringerer Qualität waren als der gefrorene Fisch aus Labrador, und dass dieses Wissen lukrativ sein könnte.
Wenn Lebensmittel langsam, bei Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt, eingefroren werden, bilden sich Eiskristalle in den tierischen oder pflanzlichen Zellen; wenn die Lebensmittel auftauen, tritt Zellflüssigkeit aus dem geschädigten Gewebe aus und verleiht den Lebensmitteln eine breiige oder trockene Konsistenz. Beim schnellen Einfrieren bei niedrigeren Temperaturen haben die Kristalle weniger Zeit, sich zu bilden, und richten daher weniger Schaden an.
1922 führte Birdseye bei der Clothel Refrigerating Company Experimente zum Einfrieren von Fisch durch und gründete dann sein eigenes Unternehmen, Birdseye Seafoods Inc. um Fischfilets mit gekühlter Luft bei -43 °C einzufrieren. Im Jahr 1924 ging sein Unternehmen mangels Verbraucherinteresse an dem Produkt in Konkurs. Im selben Jahr entwickelte er ein völlig neues Verfahren für das kommerziell nutzbare Schnellgefrieren: Er verpackte Fisch in Kartons und fror den Inhalt zwischen zwei Kühlflächen unter Druck ein. Birdseye gründete die General Seafood Corporation, um diese Methode zu fördern.