Γεννήθηκε από αγίους Έλληνες Καππαδόκες γονείς το 330 μ.Χ. στην Καισάρεια της Καππαδοκίας. Ο πατέρας του, Βασίλειος, ασκούσε το επάγγελμα του καθηγητή ρητορικής στην Καισάρεια της Καππαδοκίας και η μητέρα του, Αγία Εμμέλεια, ήταν απόγονος οικογένειας αξιωματούχων (ο πατέρας της είχε πεθάνει ως Χριστιανός μάρτυρας). Στην οικογένεια εκτός από τον Βασίλειο υπήρχαν άλλα οκτώ ή εννέα παιδιά. Μεταξύ αυτών, ο άγιος Γρηγόριος Νύσσης, ο άγιος Ναυκράτιος που έγινε ασκητής, η Οσία Μακρίνα και ο Άγιος Πέτρος, επίσκοποςΣεβαστείας, ενώ κάποιο φαίνεται να πέθανε σε βρεφική ηλικία.
Ο Βασίλειος μεταφέρθηκε από τη γιαγιά του Μακρίνα στο κτήμα των Αννήσων κοντά στον ποταμό Ίρι της Μικράς Ασίας, όπου ανατράφηκε από αυτή μέχρι τον θάνατό της και μετέπειτα από την πρωτότοκη αδερφή του Μακρίνα, η οποία επηρέασε καθοριστικά τον μικρό Βασίλειο να στραφεί στη Χριστιανική πίστη. Την εγκύκλια παιδεία έλαβε από τον πατέρα του, ενώ μετά την εκδημία του (γύρω στα ) μετέβη στην Καισάρεια. Κατόπιν η ανάγκη του για περαιτέρω μόρφωση τον έφερε στην Κωνσταντινούπολη, όπου φοίτησε κοντά στον γνωστό δάσκαλο της εποχής Λιβάνιο και επακόλουθα στην Αθήνα (352).
