À Culoz, Christophe Lemaitre pratique le handball, le rugby à XV et le football avant de découvrir par hasard l’athlétisme en 2005 à 15 ans au détour de la Fête du sport de Belley⁹, manifestation proposée par l'Athlétique sport aixois permettant au public de se tester sur des épreuves de sprint¹⁰. Repéré par Jean-Pierre Nehr, son premier entraîneur, après avoir réalisé le meilleur temps du 50 m tous âges confondus, il s'inscrit peu après au club d'athlétisme de Belley avant de rejoindre quelques mois plus tard l'Athlétique sport aixois d'Aix-les-Bains où il entame une collaboration avec Pierre Carraz¹¹. Auteur de 11 s 88 sur 100 m, il réalise 11 s 46 un mois plus tard et participe aux championnats de France cadets. Moins d'un an plus tard, alors qu'il a à peine 16 ans, il court déjà le 100 m en moins de 11 secondes (10 s 96).

En 2007, Christophe Lemaitre remporte le titre de champion de France cadet du 60 m, puis améliore le record de France cadet du 200 m (21 s 08). Sélectionné pour les championnats du monde jeunesse d'Ostrava, compétition réunissant les meilleurs athlètes internationaux de moins de dix-huit ans, il termine respectivement quatrième du 100 m et cinquième du 200 m^12,13.

Christophe Lemaitre après sa victoire sur 100 m en 10 s 04 lors des championnats d'Europe juniors de Novi Sad, en juillet 2009.

Christophe Lemaitre naît à Annecy en Haute-Savoie le 11 juin 1990, mais il passe sa jeunesse à Culoz, ville du Bugey dans l'Ain⁷. De nature timide et introvertie, il passe une enfance plutôt difficile et confiera plus tard à L'Équipe qu' « il en a [alors] pris plein la gueule » ; choisi dans les derniers dans les équipes en cours de sport et moqué par ses camarades, il devient un temps le bouc émissaire de sa classe⁸. Bien qu'il admette que « c'était dur », il nie connaître les causes de cet ostracisme⁸. Il rapportera ensuite qu'il « fonctionnait beaucoup par rapport au regard des autres » et qu'il « n'avait pas les armes pour lutter contre les moqueries » de ses camarades⁸.