Сам ученый пытался исследовать свою родословную и обнаружил, что в свое время в войсках Богдана Хмельницкого находился литовский шляхтич Верна. Его потомки обосновались на Сечи. Прадед ученого Иван Николаевич Вернацкий переселился в Черниговскую губернию, сумел добиться прав на дворянство, но впоследствии эти права не были подтверждены. Дед Владимира Ивановича Василий Иванович служил лекарем в армии Суворова, был кавалером ордена Почетного легиона (за то, что в госпитале ухаживал за французами). Отец ученого — Иван Васильевич родился и жил в Киеве, закончил здесь университет и стал профессором политэкономии, переехал в Петербург, занимался издательским делом. Иван Васильевич был либералом и активным общественным деятелем, он общался с самыми передовыми людьми того времени (в том числе с теми, кто находился в опале), считал своим долгом активно пропагандировать либеральные идеи, за что немало пострадал и подорвал свое здоровье. Первая его жена разделяла убеждения мужа и сама была заметной фигурой в русских либеральных кругах, но вторая — Анна Петровна Константинович (мать Владимира Ивановича) придерживалась иных взглядов на жизнь, желала более спокойной жизни.
Владимир Иванович Вернадский родился в Петербурге 12 марта 1863 года, а через пять лет Вернадские переехали в Харьков, где и прошло раннее детство ученого. Здесь, когда подошло время, он пошел в гимназию.
Владимир рано научился читать и перерыл всю отцовскую библиотеку, проглатывая книги без разбору. Больше всего его занимали книги о путешествиях, великих природных явлениях. Другим увлечением мальчика была история, языки (особенно греческий). Живя в Харькове, он много общался с кузеном своего отца — Евграфом Максимовичем Короленко, который, по единодушному мнению биографов Вернадского, оказал на будущего ученого исключительное влияние. Короленко был человек в высшей степени занимательный. Бывший офицер, выйдя в отставку, посвятил себя изучению науки и философии, был настолько независим в суждениях, что, оставаясь дилетантом, вырабатывал собственные взгляды на мир, человека, космос. И взгляды его были порой более чем интересные. Даже прогрессивные общепризнанные идеи так же могли оспариваться Евграфом Максимовичем, как и явно старые, отжившие. Это неприятие конъюнктуры в любом виде отличало потом и Вернадского. Идти своей дорогой, не принимать полностью никаких догм и постулатов — вот чему учил дядя племянника. И до сих пор исследователи отмечают новизну, свежесть, непредвзятость многих работ ученого. Чем бы он ни занимался — кристаллами, минералами, вулканами, — он не стремился повторить уже сказанное, его отличала непосредственность, почти детское восприятие мира.
В научно-философском мировоззрении Короленко явственно прослеживались мотивы, которые найдут свое отражение и в творчестве Вернадского. Владимир Иванович сохранил некоторые записи и передал некоторые афоризмы своего родственника. Так, Короленко не сомневался, что далекие миры населены живыми существами, он верил в то, что все миры, звезды и галактики представляют собой не хаос, а нечто единое, организованное и разумное (хотя Бога не признавал). «Мысль немыслима без материи, а материя без мысли» — такую фразу мог вполне произнести и сам Вернадский. Или еще более знаковая фраза Евграфа Максимовича: «Весь органический мир земли работает над перемещением материалов неорганического мира. В этой общей работе участвует все живое, переходящее через все три царства природы — растительное, протистов и животных. Громадны результаты работ, происходящих в лабораториях организмов первых двух царств, где перемещение вещества совершается посредством питания бесчисленного множества организмов во время их жизни и разложения после их смерти. Но в особенности деятельное участие принимает в этом перемещении неорганических веществ животный мир, начиная с самых мельчайших микроскопических существ до человека включительно». Впрочем, нельзя исключить, что ученый, вспоминая слова Короленко, переделал их на свой лад, высказал собственные идеи.
С третьего класса Вернадский учился уже в Петербургской классической гимназии. Это учебное заведение давало неплохие сведения по истории, классическим языкам, философии. Впоследствии Вернадский выучил еще несколько языков. Особенно хорошо владел английским, французским, немецким — некоторые свои статьи писал на этих языках, а вообще мог работать с научной литературой на пятнадцати языках и не мог понять, как некоторые его коллеги умудряются быть учеными без знания иностранных языков. Однако в гимназии давали довольно посредственные знания по естественным наукам. Ученый говорил, что именно такое отношение к ним и сделало его, в конце концов, естественником. Уже в гимназии старшими учениками было образовано энтомологическое общество.