Константин Иванович Сотонин родился 26 февраля 1893 года. По одним сведениям, место его рождения Казань, по другим – село Рыбная Слобода Лаишевского уезда Казанской губернии. В 1912 году, окончив 2-ой курс Казанской гимназии, Сотонин поступил на историко-филологический факультет Казанского университета. Годы учёбы были одновременно и временем интенсивной исследовательской работы, которую он вёл, начиная с первого курса. За время обучения в университете молодой студент выпустил несколько научных трудов: «Словарь терминов Канта», «Таблицы по истории философии», «Заопытное и трансцендентное (История и метафизика)». Эти работы вышли в Казани в 1913–1915 годах. Две курсовые работы К. Сотонина по древней философии были удостоены ежегодно присуждавшейся золотой медали историко-филологического факультета. В эти же годы Сотонин участвовал в знаменитом издании фрагментов досократиков, предпринятым в то время приват-доцентом университета Александром Маковельским. Константин Сотонин, владевший греческим, латинским, немецким, английским и итальянским языками, осуществил корректуру и перевёл относящиеся к представителям элейской школы Зенону Элейскому и Мелиссу Самосскому материалы, вошедшие во вторую часть издания (Досократики, Казань, 1915).
Научным руководителем Сотонина был философ и логик Александр Дмитриевич Гуляев (1870–1930), по его ходатайству Сотонин был оставлен в университете для приготовления к профессорскому званию по кафедре философии. После окончания университета Сотонин некоторое время провёл в Петрограде, изучая в столичных библиотеках философию и подрабатывая преподаванием психологии в 3-й Санкт-Петербургской (тогда Петроградской) гимназии. Находясь в Петрограде в 1917–1918 годах, Сотонин изучал психологию, психопатологию, психиатрию, физиологию нервной системы.
В 1921 году В. М. Бехтеревым была открыта Центральная лаборатория по изучению труда при институте мозга и психической деятельности. Сотонин живо интересуется идеями школы и сотрудничает с ней. И хотя по некоторым вопросам молодой учёный высказывал своё несогласие с Бехтеревым, последний был для Сотонина авторитетным и глубоким учёным. Об этом говорит, в частности, сохранившаяся на титульном листе книги Сотонина «Темпераменты. Проблемы и гипотезы» из библиотеки Института мозга имени В. М. Бехтерева надпись: «Глубокоуважаемому Владимиру Михайловичу Бехтереву автор 26.XI.1921». Сотрудничество Сотонина с лабораторией Бехтерева было продолжено и в 20-ые годы, когда лаборатория проводила совместные исследования с Казанским институтом научной организации труда (КИНОТ), где к тому времени работал Сотонин.
