Короленко родился в Житомире в семье уездного судьи. Дед писателя происходил из казацкого рода; его сестра Екатерина Короленко — бабушка академика Вернадского. Отец писателя, суровый и замкнутый, но вместе с тем и неподкупный и справедливый, Галактион Афанасьевич Короленко (1810—1868), имевший, на 1858 г., чин коллежского асессора и служивший житомирским уездным судьей, оказал огромное влияние на формирование мировоззрения сына. Впоследствии образ отца был запечатлен писателем в его знаменитом рассказе «В дурном обществе». Мать писателя была полькой, и польский язык Короленко знал с детства.

      Короленко начал учиться в Житомирской гимназии, а после того как отец был переведён по службе в Ровно, продолжил среднее образование в Ровенском реальном училище, окончив его уже после смерти отца. В 1871 году поступил в Петербургский технологический институт, но из-за материальных трудностей вынужден был его покинуть и перейти в 1874 году на стипендию в Петровскую земледельческую академию в Москве.