Leonardo fu il figlio primogenito del notaio ventiquattrenne Piero da Vinci, di famiglia modesta, e di Caterina, una donna di estrazione sociale non superiore; frutto di una relazione illegittima fra i due.

La notizia della nascita del primo nipote fu annotata dal nonno Antonio, padre di Piero e anche lui notaio, su un antico libro notarile trecentesco, usato come raccolta di “ricordanze” della famiglia,[6] dove si legge: «Nacque un mio nipote, figliolo di ser Piero mio figliolo a dì 15 aprile in sabato a ore 3 di notte (secondo il calendario gregoriano, il 23 aprile alle ore 21.40).

Ebbe nome Lionardo. Battizzollo prete Piero di Bartolomeo da Vinci, in presenza di Papino di Nanni, Meo di Tonino, Pier di Malvolto, Nanni di Venzo, Arigo di Giovanni Tedesco, monna Lisa di Domenico di Brettone, monna Antonia di Giuliano, monna Niccolosa del Barna, monna Maria, figlia di Nanni di Venzo, monna Pippa di Previcone».[7]Nel registro non è indicato il luogo di nascita di Leonardo, che si ritiene comunemente essere la casa che la famiglia di ser Piero possedeva, insieme con un podere, ad Anchiano, dove la madre di Leonardo andrà ad abitare.

Il battesimo avvenne nella vicina chiesa parrocchiale di Santa Croce, ma sia il padre sia la madre erano assenti, poiché non sposati.[6] Per Piero si stavano preparando ben altre nozze, mentre per Caterina fu cercato, nel 1453, un marito che accettasse di buon grado la sua situazione “compromessa”, trovando un contadino di Campo Zeppi, vicino a Vinci, tale Piero del Vacca da Vinci, detto l’Attaccabriga, forse anche mercenario come il fratello Andrea.[6]