Леонардо да Вінчі народився 15 квітня1452 року в селищі Анкіано поблизу Вінчі, укріпленої фортеці за 30 км від Флоренції, о «третій годині ночі», тобто о дев'ятій вечора за сучасним відліком часу. У щоденнику діда Леонардо зазначено (дослівний переклад): «У суботу, о третій годині ночі 15 квітня народився мій онук, син мого сина П'єро. Хлопчика назвали Леонардо. Його хрестив отець П'єро ді Бартоломео». Його батьками були 25-річний нотаріус П'єро і його кохана, селянка Катерина. Перші роки життя Леонардо провів разом з матір'ю. Його батько незабаром одружився з багатою і знатною дівчиною, але цей шлюб виявився бездітним, і П'єро забрав свого трирічного сина на виховання. Розлучений з матір'ю Леонардо все життя намагався відтворити її образ у своїх шедеврах.
В Італії того часу до позашлюбних дітей ставилися майже як до законних спадкоємців. Багато впливових людей міста Вінчі сприяли подальшій долі Леонардо. Коли Леонардо було 13 років, його мачуха померла при пологах. Батько одружився вдруге і незабаром залишився вдівцем. Він прожив 67 років, був чотири рази одружений і мав 12 дітей. Батько намагався залучити Леонардо до сімейної професії, але безуспішно: син не цікавився законами суспільства.
Леонардо не мав прізвища в сучасному розумінні; «да Вінчі» означає просто «(родом) з містечка Вінчі». Повне його ім'я — Леонардо, син пана П'єро з Вінчі