ויירה דה מלו נולד בריו דה ז'ניירו לדיפלומט ארנלדו ויירה ואשתו גילדה, ב-15 במרץ 1948. אח צעיר לסוניה. המשפחה נדדה בעקבות עבודותיו הדיפלומטיות של ארנלדו, כך שסרז'יו שהה בילדותו בבואנוס איירס, ג'נובה, מילאנו, ביירות ורומא. ב-1965 הוא נרשם ללימודי פילוסופיה באוניברסיטה הפדרלית של ריו דה ז'ניירו (Universidade Federal do Rio de Janeiro), אולם מאחר שהמהומות הפריעו לשיעורים, הוא החליט להמשיך את לימודיו באירופה. הוא למד במשך שנה באוניברסיטת פריבור בשווייץ, ואחר-כך נרשם לסורבון בפריז, שם למד פילוסופיה אצל ולדימיר ינקלביץ' (Vladimir Jankélévitch). הוא השתתף בשביתה במאי 1968 בפריז נגד שארל דה גול, ונפגע בראשו מאלת שוטר, שגרמה לו לצלקת תמידית מעל עינו הימנית. הוא גם כתב מכתב שהתפרסם בביטאון הצרפתי השמאלני Combat בזכות המהומות, דבר שהפך את שיבתו לברזיל, בעידן של משטר צבאי, למסוכנת. כן, בתום לימודיו בסורבון ב-1969, עבר לז'נבה והתגורר אצל משפחתו של חבר, ומצא את עבודתו הראשונה כעורך במשרדי נציבות האו"ם לפליטים.