Van Leeuwenhoek var født i Delft. Han ble døpt som Thonis Philipszoon, og tok navnet Leeuwenhoek senere i livet. Han var sønn av en kurvmaker, og utdannet seg som tekstilhandler. Leeuwenhoeks far døde fem år etter fødselen, i begynnelsen av januar 1638.Moren giftet seg på nytt i desember 1640; hennen andre mann Jacob Jansz. Molin, ein Maler, døde i 1648. I 1664 døde også moren, og ble begravet 3. september.