15 Nisan 1452'de Floransa'nın yaklaşık 40 km batısındaki Vinci köyü yakınlarında doğdu. Floransa'nın önde gelen noteri olan Ser Piero da Vinci'nin gayri meşru oğludur.
Leonardo'nun çocukluğu hakkında çok fazla şey bilinmiyor, ancak on beş yaşındayken, babası onu Floransa'nın önde gelen sanatçısı Andrea ve Verrocchio'nun yanına verdi. Bir heykeltıraş, ressam ve kuyumcu olan Verrocchio dikkate değer bir zanaatkardı. Leonardo, çıraklığını tamamladıktan sonra Verrocchio'nun dükkânında asistan olarak kaldı. Atölyede sadece resim yapmayı değil, lir çalmayı da öğrendi.
1476 yılında, sevgilisi Verrocchio ile birlikte yaşarken 17 yaşındaki model Jacopo Saltarelli ile eşcinsel ilişki kurduğu gerekçesiyle suçlandı. Ancak davada bu suçlamayı kanıtlayacak hiçbir şahit bulunamadı ve dava düştü.