Clarence Birdseye foi o sexto de nove filhos de Clarence Frank Birdseye, advogado de uma firma de seguros, e Ada Jane Underwood. Seus primeiros anos foram passados no Brooklyn, Nova York, onde sua família possuía uma casa na cidade de Cobble Hill. Desde criança, Birdseye era obcecado pela ciência natural e pela taxidermia, que ele mesmo ensinava por correspondência. Aos onze anos de idade, ele anunciava seus cursos sobre o assunto. Aos catorze anos, a família mudou-se para o subúrbio de Montclair, Nova Jersey, onde Birdseye se formou na Montclair High School. Ele se matriculou no Amherst College, onde seu pai e seu irmão mais velho haviam se formado. Lá ele se destacou em ciências, apesar de ser um estudante médio em outras disciplinas. Sua obsessão em colecionar insetos levou seus colegas de faculdade a apelidá-lo de “Insetos”.
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No verão após seu primeiro ano, Birdseye trabalhou para o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos no Novo México e Arizona como “assistente naturalista”, numa época em que a agência estava preocupada em ajudar fazendeiros e fazendeiros a se livrarem de predadores, principalmente coiotes.
Em 1908, as finanças da família forçaram Birdseye a se retirar da faculdade após seu segundo ano. Em 1917, o pai de Birdseye e o irmão mais velho Kellogg foram para a prisão por defraudar seu empregador; se isso estava relacionado à retirada de Birdseye de Amherst não está claro.
Birdseye foi mais uma vez contratado pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, desta vez para um projeto de levantamento de animais no oeste americano. Ele também trabalhou com o entomologista Willard Van Orsdel King (1888-1970) em Montana, onde, em 1910 e 1911, ele capturou várias centenas de pequenos mamíferos dos quais King removeu vários milhares de carrapatos para pesquisa, isolando-os como a causa da febre maculosa das Montanhas Rochosas, um avanço. A próxima missão de campo de Birdseye, intermitentemente de 1912 a 1915, foi em Labrador, no Dominion of Newfoundland (agora parte do Canadá), onde ele se interessou mais pela conservação de alimentos por congelamento, especialmente congelamento rápido. Ele adquiriu um terreno em Muddy Bay, onde construiu um rancho para criação de raposas. Ele foi ensinado pelos Inuit a pescar sob gelo muito espesso. Em tempo de -40 °C, ele descobriu que o peixe que pescou congelou quase instantaneamente, e quando descongelado, tinha um sabor fresco. Ele reconheceu imediatamente que os frutos do mar congelados vendidos em Nova Iorque eram de qualidade inferior aos peixes congelados do Labrador, e que este conhecimento poderia ser lucrativo.
Quando os alimentos são congelados lentamente, a temperaturas próximas do ponto de congelamento, formam-se cristais de gelo dentro das células animais ou vegetais; quando os alimentos descongelam, o fluido celular vaza do tecido danificado, dando ao alimento uma consistência pastosa ou seca. O congelamento rápido, a temperaturas mais baixas, dá aos cristais menos tempo para se formarem e assim causar menos danos.
Em 1922, a Birdseye realizou experiências de congelação de peixe na Clothel Refrigerating Company, e depois criou a sua própria empresa, a Birdseye Seafoods Inc., para congelar filetes de peixe com ar refrigerado a -43 °C (-45 °F). Em 1924, a sua empresa faliu por falta de interesse do consumidor no produto. Nesse mesmo ano, ele desenvolveu um processo totalmente novo para a congelação rápida comercialmente viável: embalar o peixe em caixas de papelão, depois congelar o conteúdo entre duas superfícies refrigeradas sob pressão. Birdseye criou a General Seafood Corporation para promover este método.