Lucrezia soll am 18. April 1480 in Subiaco oder Rom, Italien auf die Welt gekommen sein. Ihre Eltern sind der 49-jährige Rodrigo Borgia, dem späteren Papst Alexander VI. (1431 – 1503) und seine 38-jährige Mätresse Vanozza de´Catanei (1442 – 1518). Sie ist das dritte von vier gemeinsamen Kindern. Spätere Berühmtheit sollte auch ihr älterer Bruder Cesare Borgia (1475 – 1507) erlangen, der als Idealtyp des tyrannischen und machthungrigen Fürsten und als Vorlage zu Machiavellis (1469 – 1527), „Il Príncipe“ in die Geschichtsbücher einging.

Rodrigo Borgia verheiratete seine Mätresse Vanozza mit einem päpstlichen Beamten, als er erfuhr, dass sie schwanger war und auch um seine zukunftsträchtige Karriere in der katholischen Kirche nicht zu gefährden, war er doch Kardinal mit Aussicht auf den Papstthron. Lucrezia Borgia wurde nicht von ihrer Mutter erzogen, sondern wie auch ihr Bruder Cesare von Adriana Mila Orsini, einer Verwandten ihres Vaters, einer Tochter seines Cousins Don Pedro.

Sie lebte in einem Haus, in welchem auch Giulia Farnese (1474 – 1524) lebte und es entwickelte sich eine Freundschaft zwischen diesen beiden jungen Mädchen. Giulia kam in das Haus, nachdem sie mit Orso Orsini verlobt wurde, dem Sohn von Adriana. Giulia sollte später eine Mätresse von Lucrezias Vater, Papst Alexander VI. werden und mit ihm eine gemeinsame Tochter, Laura Farnese, haben.

Lucrezia genoss die Ausbildung einer Tochter von Adel oder von hohem Patriziat, besonders auch in christlicher Erziehung. Besonderer Wert wurde auf die Kunst der Konversation gelegt. Zudem lernte sie auch verschiedene Fremdsprachen: Spanisch, Italienisch, Französisch und Griechisch. Nur Latein soll ihr einige Schwierigkeiten bereitet haben.