儒略历1452年的4月15日（公历4月23日），在夜幕降临三个小时后，达·芬奇出生于意大利中部芬奇镇上一个殷实的中产阶级家庭中[25] 。当时这个地方是美第奇家族统治下的佛罗伦萨共和国的领地。达·芬奇的父亲叫瑟·皮耶罗·达·芬奇，是佛罗伦萨大行会的会员和世袭公证人，当地有名的律师，因此十分富有；母亲卡泰丽娜（一译卡特琳娜[39] ，Caterina di lippo）是一个纯朴的农妇。[21] 达·芬奇是他们的私生子。[1] 位于佛罗伦萨共和国和比萨共和国之间的芬奇镇
达·芬奇并没有一个真正意义的姓，他的全名“Leonardo di ser Piero da Vinci”意思是：“芬奇镇梅瑟·皮耶罗之子——列奥纳多”。“da Vinci”是指他的出生地芬奇镇，“ser”表明他的父亲是一个绅士。[3] “Leonardo”（列奥纳多）才是他的名字。[1]
皮耶罗一生经历了4次婚姻，前3位妻子均早逝，只有第4位妻子在他之后去世。皮尔诺的4位妻子给他生了16个孩子，加上达·芬奇，他一共生有17个孩子，其中数位夭折。达·芬奇出生后，先由母亲卡泰丽娜哺育。因为他的名字首次出现在祖父1457年的纳税单上，一般推测卡泰丽娜养育他至5岁。但是，卡泰丽娜生下达·芬奇的次年就出嫁了，而且很快生育，因此达·芬奇也可能1岁左右就到了祖父家。根据非常少的文献记载，达·芬奇在祖父母和一个叔叔Francesco的抚养下，在芬奇镇度过了他的童年和少年时代。[1] 这时，皮耶罗和名叫Albiera的16岁女孩结了婚。[21] Albiera喜爱达·芬奇，但去世得很早。达·芬奇16岁时，他的父亲和20岁的Francesca Lanfredini结婚。直到他的第三次和第四次结婚后，达·芬奇的父亲才有了合法的子嗣。