Yoann Gourcuff est formé au FC Lorient jusqu'à l'âge de 14 ans, et fréquente de 12 à 14 ans le centre de préformation de Ploufragan. Il termine sa formation au Stade rennais où il arrive en 2001, en même temps que son père, l'entraîneur Christian Gourcuff.
Courtisé par de grandes équipes européennes, dès son plus jeune âge, comme l'Ajax Amsterdam, Arsenal et Liverpool, Yoann Gourcuff décide de rester à Rennes en y signant un contrat professionnel en novembre 2003. Il y remporte, la même année, la Coupe Gambardella en marquant un coup franc en finale.
L'année suivante, il effectue son premier match en Ligue 1, le 7 février 2004 contre Auxerre et apparait à 9 reprises dans le groupe pro au coté de Čech, Källström, Frédéric Piquionne, Frei . L'excellente saison 2004-2005 du Stade Rennais (4e place qualificative pour la Coupe UEFA), lui permet d'éclore petit a petit, jouant 21 matchs de championnat (dont 6 comme titulaire). Mais c'est la saison 2005-2006 qui le révèle au grand jour grâce à des performances de haut niveau, notamment contre Lyon (victoire 4-1 au Stade de Gerland à Lyon, 1 but). Cette saison est la plus complète puisqu'il participe à 36 matchs de Ligue 1 (28 en tant que titulaire), ou il inscrit 6 buts, et 5 matchs de Coupe UEFA.
Il décide à la fin de cette même saison, de ne pas donner suite aux prolongations de contrat offertes par le Stade rennais, contrat qui se termine en juin 2007.