เลโอนาร์โด เกิดเมื่อวันที่ 15 เมษายน โดยที่ที่เขาเกิดอยู่ห่างจากหมู่บ้านวินชี ในประเทศอิตาลี บิดาชื่อนายแซร์ ปีเอโร ดา วินชี เป็นเจ้าพนักงานรับรองเอกสารของรัฐ มารดาชื่อคาตารีนา เป็นสาวชาวนา เคยมีคนอ้างว่านางคาตารีนาเป็นทาสสาวจากประเทศแถบตะวันออกในครอบครองของปีเอโร แต่ก็ไม่มีหลักฐานเด่นชัด

ในสมัยนั้นยังไม่มีมาตรฐานการเรียกชื่อและนามสกุลที่เป็นที่ยอมรับกันอย่างแพร่หลายในทวีปยุโรป ทำให้ชื่อและนามสกุลของดา วินชี ที่แท้จริงคือ เลโอนาร์โด ดิ แซร์ ปีเอโร ดา วินชี ซึ่งหมายความว่า เลโอนาร์โด บุตรชายของปีเอโร แห่ง วินชี แต่เลโอนาร์โดเองก็มักจะลงลายเซ็นในงานของเขาอย่างง่าย ๆ ว่า เลโอนาร์โด หรือไม่ก็ ข้าเอง เลโอนาร์โด เอกสารสำคัญส่วนใหญ่ระบุว่าผลงานของเขาเป็นของ เลโอนาร์โด โดยไม่มี ดา วินชี พ่วงท้าย ทำให้เข้าใจได้ว่าเขาไม่ได้ใช้นามสกุลของบิดาเนื่องจากเป็นบุตรนอกสมรสนั่นเอง