Leon Surmelian war der Sohn eines Apothekers in Trabzon. Beim Genozid an den Armeniern verlor Surmelian 1915 beide Eltern und wurde zunächst von einem Freund der Familie, einem Arzt griechischer Herkunft, adoptiert. Nach den Kriegswirren besuchte er ab 1918 in der Türkei eine Landwirtschaftsschule in Armasch (bei İzmit) und kam dann in ein kirchliches Waisenhaus in Konstantinopel. Im Jahr 1922 emigrierte er mit einer armenischen Organisation in die USA. Er besuchte Universitäten in Nebraska und Kalifornien.