Он родился 27 августа 1797 года в семье пономаря Ильинской церкви Евсевия Попова. Жизнь в семье ничем не отличалась от той, которую вели ангинские крестьяне-бедняки. Отец Ивана умер, едва дожив до сорокалетнего возраста. Мальчику тогда было около пяти лет. Мать с четырьмя детьми осталась в "беспомощном положении", как писал впоследствии биограф И. Вениаминова И. Барсуков.
В Анге до сих пор чудом сохранились два дома. Один — священнический. Второй — причетника, построенный, по-видимому, в первой половине XVIII века, рубленный топором, с потолком из круглых бревен (не умели еще в ту пору пилить доски). В нем, должно быть, и родился Вениаминов — Попов.
Толковый мальчик уже семи лет читал. Но даже и по праздникам он был вынужден носить все тот же домотканый крестьянский зипун и самодельную обувь — "чарки". Вспоминая свою юность, И. Вениаминов писал: "Учился я хорошо, но чистого без мякины хлеба до выхода из семинарии не пробовал". В Иркутской семинарии, где учился Вениаминов, изучали обычные для такого рода учебных заведений предметы: богословие по учебнику Сильвестра, ректора Казанской духовной академии, в основе которого лежала система, разработанная еще Феофаном Прокоповичем при Петре I, философию по учебнику Баумейстера, риторику по книге Буггия с русскими примерами по Ломоносову.
Скромной до аскетизма была обстановка Иркутской семинарии, никаких излишеств. Классы, где проходили предметы, помещались в трех небольших комнатах, где жили, спали и ели воспитанники — бурсаки. Проще сказать, нищета светилась во всем — ив обстановке, и в питании. Но, несмотря на трудные условия, Иван Попов в семинарии отличался от других воспитанников особым усердием, более того, искренним интересом к наукам. От природы мальчик был наделен большим и светлым умом, который сочетался с пылким, поистине артистическим воображением. Смелость суждений и оригинальность взглядов уже тогда формировались в нем. Казалось бы, одинокий, оторванный от семьи, попав в незнакомый город, в стены суровой "бурсы", мальчик должен был бы испытывать душевные страдания. Но ничего подобного не случилось. Сильный волевой характер молодого Ивана Попова взял верх над хандрой как в те дни утомительных семинарских занятий, так и позднее, в годину суровых испытаний на Алеутских островах.
Большим событием в семинарии были экзамены, носившие тогда название "собраний". Как пишет Ив. Барсуков, на такие собрания являлось все начальство, приходили ученики всех классов — "фары, информатории, грамматики, синтаксиса, поэзии, риторики и богословия". Предметом испытания были как науки, так и поведение. Более всего взыскивалось за опоздание к праздничным богослужениям: даже в утренние часы, когда в церковь необходимо было являться к четырем часам по сорокаградусному морозу, никаких поблажек не делалось. За малую успеваемость иногда прощали в надежде на исправление, но за неблагочинное стояние в церкви — никогда. Бурсацкая жизнь скрашивалась нехитрыми развлечениями: "табачку понюхать" например (о "табакокурении" не было и помину).
Однако у юного Вениаминова были совершенно иные интересы: под влиянием своего дяди он пристрастился к механике. Работа на токарном станке ладилась у Ивана не хуже, чем работа с топором и рубанком. Любовь к слесарному и токарному искусству, а также навыки в плотничьем деле пригодились Вениаминову в его насыщенной событиями, долгой и нелегкой жизни.
Тогдашний иркутский епископ Михаил задумал устроить на соборной колокольне башенные часы. Для выполнения заказа был приглашен часовой мастер из ссыльнопоселенцев по имени Клим. К нему зачастил семинарист Иван Попов. Про это прослышал архиерей, и Иван был заподозрен в лености. В семинарии распространился слух, что-де этот лентяй убегает из церкви и уклоняется от учебных занятий. Но на первом же "собрании" Иван показал себя одним из самых талантливых и прилежных учеников. В итоге мастер Клим получил способного и старательного помощника, который своими руками выпилил аккуратные шестерни для городских часов.
Не только механика привлекала Ивана Попова — Вениаминова. Вторым излюбленным его занятием было чтение. Он стал постоянным и усердным посетителем семинарской библиотеки. Юноша буквально проглотил многотомное сочинение "О тайнах древних магиков и чародеев", переведенное с немецкого В. Левитиным. Увлечение механикой и книгами сочеталось с интересом к естествоиспытательству, различным опытам и хитростям вроде способов узнавать время посредством опущенного в стакан с водой кольца и т. п. За печкой в комнате, где жил юный умелец, появились водяные часы, сделанные при помощи ножа и шила. Циферблатом служила четвертушка бумаги, стрелкой — лучина, а вода была налита в берестяной туесок. Она капала в прикрепленную к туеску жестянку, и каждый час колокольчик ударял по одному разу. Изготовленные таким хитроумным способом часы вызывали у семинаристов смешанные чувства удивления и зависти, "так как многим в то время в Иркутске не доводилось видеть никаких часов вообще, по редкости их".