Sus abuelos paternos fueron el licenciado en leyes Juan de Cervantes y doña Leonor de Torreblanca, hija de Juan Luis de Torreblanca, un médico cordobés; su padre se llamaba Rodrigo de Cervantes (1509-1585) y nació en Alcalá de Henares porque su padre tenía trabajo allí; fue cirujano, padecía desde niño sordera, por lo que sus hijos le acompañaban a menudo para actuar como intérpretes; Krzysztof Sliwa aporta un documento por el que sabemos que Miguel de Cervantes hizo al menos una vez de intérprete de su padre; don Rodrigo no pudo seguir estudios continuados a causa de su sordera y el carácter inquieto, movedizo e itinerante de su familia, que llegó a moverse entre Córdoba, Sevilla, Toledo, Cuenca, Alcalá de Henares, Guadalajara y Valladolid, que sepamos; sin embargo aprendió cirugía de su abuelo materno cordobés y el padrastro, también médico, que lo sucedió, sin contar con un título oficial. Según los cervantistas,
Cervantes posee ascendencia conversa por ambas líneas familiares. Aunque no está probado, y lo compara con los documentos que apoyan esta ascendencia sin lugar a dudas :en todo caso, la familia Cervantes estaba muy bien considerada en Córdoba y detentaba allí y en sus cercanías cargos importantes. Hacia 1551, Rodrigo de Cervantes se trasladó con su familia a Valladolid. Por deudas, estuvo preso varios meses y sus bienes fueron embargados. En 1556 se dirigió a Córdoba para recoger la herencia de Juan de Cervantes, abuelo del escritor, y huir de los acreedores.
No existen datos precisos sobre los primeros estudios de Miguel de Cervantes, que, sin duda, no llegaron a ser universitarios. Parece ser que pudo haber estudiado en Valladolid, Córdoba o Sevilla. También es posible que estudiara en la Compañía de Jesús, ya que en la novela El coloquio de los perros elabora una descripción de un colegio de jesuitas que parece una alusión a su vida estudiantil.
En 1566 se establece en Madrid. Asiste al Estudio de la Villa, regentado por el catedrático de gramática Juan López de Hoyos incluye en ese libro dos poesías de Cervantes, nuestro caro y amado discípulo. Esas son sus primeras manifestaciones literarias. En estos años Cervantes se aficionó al teatro viendo las representaciones de Lope de Rueda y, según declara en la segunda parte del Quijote, al parecer por boca del personaje principal, «se le iban los ojos tras la farándula».
