Родился Владимир 12 марта 1863 г. в Петербурге в либеральной семье Ивана Васильевича Вернадского, который после окончания философского факультета Киевского университета стал его профессором. Переехав затем в Москву, а позднее – в Петербург, Иван Васильевич занимался анализом экономических проблем и изданием экономических журналов, преподавал политэкономию в Московском и Петербургском университетах. Владимир был сыном от его второго брака с Анной Петровной Константинович, дочерью украинского помещика, бывшей в молодости хоровой певицей и педагогом вокала. А в общем, родовые корни Вернадских уходят в середину XVII века, когда литовский шляхтич Верна боролся против Польши на стороне Богдана Хмельницкого; позже его потомки осели в Киеве.
Детство Владимир провел в Петербурге, а затем в Харькове, где поступил в гимназию, а летом с семьей выезжал к многочисленным и гостеприимным полтавским родственникам. На всю жизнь он сохранил привязанность к языку, истории и культуре родного края, специально ими занимался и в «Заметках по истории Украины» причислял себя к «родному племени Украинскому». Ближайшее семейное окружение сформировало культуру и общественные воззрения юного Владимира. Особый след в его душе оставил старший сводный брат Николай, сын рано умершей от туберкулеза первой жены отца, замечательной русской публицистки М.Н. Шигаевой. Любимец семьи, необычайно одаренный юный художник и поэт, он был первым учителем мальчика в чтении и письме, ввел его в сокровищницу мировой культуры.
С 13 лет Владимир начал вести подробный дневник, который обнаружил неожиданные стороны его личности. Оказывается, с раннего детства он был наделен странными, пугавшими его самого качествами. Наряду с наследственным лунатизмом в нем проявилась способность во сне и наяву вступать в контакт с образами дорогих ему людей, причем в яркой галлюцинаторной форме. Но «из-за страха» (его собственное объяснение в поздних дневниках) Владимир решительно заглушил в себе такого рода «мистические» рецепторы, сознательно закрыв для себя эту область: «Я что-то остановил в своей природе. Иногда жалею, что погасил, а не развил эту способность… Твердо и ясно сознаю, что какая-то сторона видения мною в моей личности остановлена». Но вытесненные способности возвращались к нему в экстремальных ситуациях. А сознательное самоограничение, предельная дисциплинированность и целеустремленность стали основой всей его научной и личной жизни.
После переезда семьи в Петербург Владимир окончил гимназию и в 1881 г. поступил на естественное отделение физико-математического факультета Петербургского