１９４７年（昭和２２年）４月１５日、片桐操は東京都世田谷区に４人兄弟の末っ子として生まれた。子どもの頃から銃器に興味をもち、ミリタリー雑誌『丸』（潮書房）を愛読し、オモチャのピストルなどを振り回して遊んでいた。

中学に入ると、アメリカの銃砲年鑑『シューターズ・バイブル』や『ガン・ダイジェスト』なども原書で購入して辞書を引きながら銃の性能調べに熱中して読み漁って、銃器について詳しくなり、モデルガンを作ったりしていた。中学３年生のとき、父親は４５００円するオモチャの銃を買い与えた。学校での成績は中以下で目立たない生徒だった。この頃、母親が亡くなっており、老いた父親と義母の３人で暮らしていた。兄夫婦は別棟で塗装業を営み、７歳年上の長姉は旅館の住み込み従業員、次姉は結婚していた。

１９６２年（昭和３７年）、中学を卒業する頃、長姉が卒業祝いをかねて３万５０００円のライフル銃と４０００円の照準器を月賦で買い与えた。２２口径の５連銃で「マスターライフルＮＯ３」という種類だった。所持許可証は１８歳に満たない片桐に代わり長姉が自分の名義にしておいた。

また、片桐は自衛隊に入れば銃器を扱えると思い、入試を受けたが不合格だった。自衛隊を諦め、近くの自動車修理工場に勤めた。