Loris-Melikov var sønn av en armensk kjøpmann, fyrst Tariel Zurabovitsj Loris-Melikov og hans hustru, fyrstinne Jekaterina Ahverdova. Han ble utdannet i St. Petersburg, først ved Lazarev-instituttet for orientalske språk og fra 1843 som medlem av et gardehusarregiment fra Grodno ved gardeskolen.