李之藻是晚明时期著名的自然科学学者，也是明末天主教三大柱石之一。他出生于明嘉靖四十四年（1565）（李之藻的生年在中文资料中一直缺乏记载，而西文资料中仅有巴托利所著的《中国耶稣会史》中记载李之藻生于1565年。该书另外提到李之藻在1630年去世时年已六十有五，与前述生年的记载相一致。（P.Daniello Bartoli：Del’istoria della Compagnia di Gesù，La Cina. Terza parte dell’Asia，Firenze，1829.IV，pp.259。）由于缺乏其他资料，笔者在本书中亦使用此一说法。），是杭州仁和人。李之藻字振之，又字我存。他在皈依天主教后取圣名为“良”（Leon），因此又起字名凉庵。李之藻的号甚多，有凉庵居士、凉庵逸民、凉庵子、凉叟（李之藻以上诸号皆源于其字凉庵。）、东海波臣（该词出于《庄子·外物》，指水中的小人物。李之藻以此为号表达自谦之意。）、存园寄叟（李之藻天启年间因阉党专权而辞官南归后，隐居于杭州灵隐天竺间，名其园曰“存园”，自号“存园寄叟”，专心致力于和傅泛际等传教士合作翻译西学著作。）等。
关于李之藻的家庭状况，现在保留下来的中外史料对此记载甚少。巴托利所著的《中国耶稣会史》称他出生于武官家庭（P.Daniello Bartoli： Del’istoria della Compagnia di Gesù，La Cina. Terza parte dell’Asia，Firenze，1829.IV，pp.259.）。曾德昭（曾德昭，葡萄牙传教士，1613年来华，最初使用汉名为谢务禄，南京教案中被捕入狱，因病免受刑，后被逐。1620年重返内地，改名为曾德昭，先后在江南、陕西、广东等地传教。著有《大中国志》（Relatione della grande Monarchia della Cina）一书，详细记述中国的基本情况和晚明时期天主教在华的传播状况。）（Alvare de Semedo，1585—1658）也持此说。但两人的著述中都没有提供关于李之藻家庭情况更具体的介绍。记录李之藻父祖辈情况的中文史料也极少，仅有李光元所撰写的《市南子》一书提供了一点资料。该书卷五收入李之藻任工部都水清吏司郎中时明神宗赐予其父的诰命。其中对李之藻的父亲（其名未载）是这样描述的：
（李之藻父）经史自娱、圣贤为则；孝于嗣母，笃及本生。为父冤而补郡功曹，卒营以免；选椽属而铨司幕府，皆伟其能；所后既殂，遂弃弗就。好书好士，令子赖以成名；教严教宽，郎吏遵之有誉。义切于伯兄季父，惠周乎宗族友朋。（（明）李光元撰、吴士元辑：《市南子》制敕卷五，四库禁毁书刊编纂委员会：《四库禁毁书丛刊》集部第105册，北京出版社1999年版，第457页。）
从这段叙述中我们可以大致了解李之藻父亲的一些情况。他喜好读经史之书，恪守儒家道德规范，对其过继的母亲也十分孝顺。李之藻父曾因之藻祖父受冤而险遭囹圄之灾，获免后在一些官员的幕中任职，后来弃职归家，专心于读书，并与一些士人交往甚多。由此可见，李之藻虽出身武官世家，但在其父这一辈时已经专好经史子集，是文人而非武将了。
李之藻有子名次，对于历算之学也颇为爱好。在李之藻去世后李次入钦天监为监生。（李次在为其父所译《名理探》所作序文中提到：“先大夫旋以修历致身矣。俟余入署缵业，鞅掌测演……”由此可知他进入钦天监是在李之藻去世之后。（参见（明）李次：《〈名理探〉序》，徐宗泽编著：《明清间耶稣会士译著提要》，第197页。）李次在钦天监中除了学习历算之术外，还长期参与《崇祯历书》的编订工作，因而先后获得主持《崇祯历书》编撰工作的徐光启和李天经的优叙保荐（徐光启在崇祯六年（1633）十月初六日所上《治历已有成模，恳祈恩叙疏》中提到，“知历人如生员程廷瑞、孙嗣烈、孟履吉，监生李次，访举儒士杨之华、祝懋元、张采臣、黄宏宪、董思定、李遇春、赵承恩等，同心绩学，殚术承天，十狐之腋堪裘，众集之思成益，所当照纂修效劳例量叙者也”。续徐光启执掌历局的李天经在崇祯七年（1634）十二月历书修订完毕后的上疏中也对李次的修历之劳加以优叙。（参见（明）徐光启：《治历已有成模，恳祈恩叙疏》；徐光启撰、王重民辑校：《徐光启集》下册，第428页；（明）李天经：《题为书器告成，谨照原题查叙在事诸臣疏》，《增订徐文定公集》卷四。）。他深受父亲的影响，也受洗入教，并积极传播天主教教义，“能引人入教”（（明）释圆悟：《辨天二说》。转引自方豪：《李之藻研究》，（台湾）商务印书馆1966年版，第6页。）。李次还为李之藻所译的《名理探》作序，其序文对于“泰西诸贤昭事之学”十分推崇，认为西学“以尽性至命为归，其功则本于穷理格致”。因而能够“叩其底蕴，而发其所以然”。作为一名虔诚的教徒，李次为崇祯帝赏赐给传教士们“钦褒天学”的匾额而欢欣鼓舞，以为“是斯道之大明大行之一会乎”。（（明）李次：《〈名理探〉序》，徐宗泽编著：《明清间耶稣会士译著提要》，第196、197页。）
李次的后人即李之藻孙辈的情况在中外史料中没有任何记载，囿于史料的缺乏，我们对李之藻家世的状况至今仍只有相当模糊的了解。
李之藻的少年事迹也已不可考。各种中西史料关于李之藻生平情况较为详细的记载一般都开始于他在科举考试中顺利登科之后。李之藻在万历二十二年（1594）浙江省乡试中顺利考中举人，与他同科中举的还有杨廷筠的堂弟杨廷槐。万历二十六年（1598），李之藻进京参加进士考试。他在会试中表现出色，一举成为五名会试魁首之一（明代进士考试分两步进行，先进行会试，再对会试录取的考生进行殿试，决定考中者最后的名次。会试以五经取士，每经都取第一名为魁首，共有五人，称五魁或经魁。），在随后进行的殿试中考中二甲（明代进士考试的最后录取名次分为一甲、二甲、三甲。一甲为进士及第，仅三人，即状元、榜眼、探花；二甲为进士出身；三甲为同进士出身。）第八名（参见康熙《杭州府志》卷二三《选举》；乾隆《浙江通志》卷二三二《选举十一》。）。对于这次进士考试中取得的佳绩李之藻自己也十分满意，后来还专门刻了一方“戊戌会魁”的印章以纪念此事。在曾德昭撰写的李之藻传记中也专门提到了李之藻在进士考试中名列前茅的事迹：
先前跟神父们交好的大曼达林中，有一位名叫李我存（Ligo Zun）。他是杭州人，一个很有天分和才能的人，在全国知名。在考博士学位时，他于三百人中考取第五名，这在他们当中是极大的荣誉。（［葡］曾德昭：《大中国志》，第228页。）
李之藻考中进士之后不久，便被派往南京任工部营缮司员外郎（明朝行两京制，以南京为留都。在该地也设立五府、六部、九卿等机构，品级也与京师所设相同，但实际掌握的权力就要小得多。），营缮司“典经营兴作之事”（（清）张廷玉等：《明史》卷七三《职官志二》。）。负责监督宫殿、衙署、城垣、坛庙、仓库、营房等项工程的兴作，管理皇帝、皇太子、亲王卤簿车驾等仪仗的制造及修理。此外，刑具的制作、工匠的调拨，物料器材的管理等也由营缮司来负责管理监督。李之藻在营缮司任职达五年之久，但由于缺乏史料记载，我们至今仍无法了解其治政的详细情况。
在任职营缮司期间，李之藻也几次游历至京师，与朝廷官员和在京士人多有结交。万历二十九年（1601），他在京师结识了来华耶稣会士利玛窦，从此改变了他一生的命运轨迹。