Nato l'11 novembre 1974 a Los Angeles, Leonardo Wilhelm DiCaprio ha origini italiane da parte del padre, il fumettista George DiCaprio: i bisnonni di Leo, Salvatore Di Caprio e Rosina Cassella erano originari di Napoli. Ma come testimonia il secondo nome, la star ha anche origini tedesche: la madre Irmelin Indenbirken era originaria delle Vestfalia. Il primo nome dell'attore è stato scelto in onore di Leonardo Da Vinci: Irmelin si trova alle Gallerie degli Uffizi di Firenze, davanti a una tela del celebre pittore, quando sente il primo calcio del bebè.
Cresciuto con la madre sulla West Coast dopo la separazione dei genitori, DiCaprio cambia più volte sistemazione a causa di problemi economici: i due abiteranno nei distretti di Montecito Heights, Garvanza e Montebello. Dopo aver ottenuto il Ged (General Educational Development, un esame che certifica la preparazione equivaloente ad aver concluso la scuola superiore anche senza averne effettivamente completato tutti gli anni), DiCaprio iniziò a dedicarsi a tempo pieno alla recitazione, che già aveva un ruolo importante nella sua vita dall'infanzia.