Мать Николая Лысенко – Ольга Еремеевна – происходила из полтавского казацко-старшинского рода Луценко. Образование получила в Петербургском Смольном институте благородных девиц, разговаривала только по-французски, потому что за шесть лет пребывания на чужбине, без родного окружения, «навеки потеряла прекрасное полтавское произношение».
Отец будущего композитора – Виталий Лысенко родился в 1810 году в селе Галицком тогдашнего Хорольского уезда (в 1959 году оно было переселено, в связи с созданием Кременчугского водохранилища), служил полковником в кирасирском полку, который дислоцировался в городе Крылове (Новогеоргиевск) нынешней Кропивницкой области. Вышел в отставку в чине «полковника с мундиром», избирался уездным предводителем (предводителем дворянства) Таращанского и Сквирского уездов. На склоне лет занимался этнографическими исследованиями.
По воспоминаниям Олены Пчилки, Виталий Романович «был человек мягкого нрава, неспособный ни к какому деспотизму, ни к строгости в семье (даже особой военной выправки в нем не замечалось), в воспитание детей не вмешивался, вполне полагаясь на волю своей жены». Людмила Старицкая-Черняховская пишет: «Это была особенная пара: мой дед, Виталий Романович Лысенко… живой, остроумный, великолепный рассказчик – оставался человеком украинской культуры. Бабушка же, Ольга Еремеевна Луценко… человек необычайного ума, серьезная, весьма образованная для своего времени, она читала, писала и говорила преимущественно на французском языке, но хорошо знала и очень любила русскую поэзию».
Кроме сына Николая, у Виталия и Елены Лысенко была дочь София, которая позже стала женой основателя украинского театра, писателя Михаила Петровича Старицкого (который приходился Лысенко троюродным братом).
Родители Николая Лысенко воспитывали своего единственного сына-первенца на аристократический лад: изысканные манеры, танцы, умение непринужденно держаться в гостиных. Первые его слова были произнесены на французском языке, которому его учила мать. Позже отцовский полковой товарищ – известный российский поэт Фет упрекал мать, что она сначала научила сына французской азбуке, и сам научил Колю читать и писать по-русски. Так как на уроках Фет заставлял своего ученика писать буквы карандашом, мальчик частенько приставал к офицерам с просьбой дать ему карандаш, за что его в полку и прозвали «Карандашиком».
И хотя свои первые детские годы Лысенко