Народився 15 (3) травня 1845 р. у маєтку [[Панасівка ([[МечніковеДворічанський район)|Панасівка]]) села [[Іванівка (Дворічанський район)|Іванівка]] на [[Слобожанщина|Слобожанщині]] (нині [[Дворічанський район]] Харківської області [[Україна|України]]). За батьком, Іллею Івановичем Мечниковим, офіцером з Петербургу, походить з шляхетного україно-[[Валахія|молдавського]] роду [[Спадаренко|Спадаренків]]. Засновником української гілки цього роду є {{не перекладено|Ніколає Мілеску-Спетару|Ніколає Мілеску-Спетару|ru|Спафарий, Николай Гаврилович}} ({{lang-ro| Neculai Milescu Spătarul}}), а прізвище «Мечников» є російською версією молдавського «{{lang-ro|Spătaru}}, зброєносець». Мати — Емілія Левівна Мечникова (Невахович), донька єврейського письменника [[Невахович Лев Миколайович|Лева Неваховича]], родом з [[Летичів]]а.<ref name="ras">[http://www.ras.ru/mechnikov/ed73f19f-47c1-4194-9e50-c8afb68aff06.aspx Биография Ильи Мечникова на сайте РАН.]</ref>
[[1856]] року вступив до другого класу Другої Харківської гімназії, закінчив її 1862 року із золотою медаллю.
