Valentino Rossi lahir pada tanggal 16 Februari 1979 di Urbino, Italia. Ia merupakan anak dari pasangan Stefania Rossi dan Graziano Rossi. Valentino Rossi adalah tiga bersaudara. Dua saudara kandungnya bernama  Luca Marini dan Clara Rossi. Saat masih anak-anak, Valentino Rossi dan keluarganya pindah ke Tavullia. Ayah Valentino Rossi, Graziano Rossi, adalah mantan pebalap motor. Hal itu yang membuat Valentino Rossi mulai balapan pada usia yang sangat muda. Pertama kali balapan, Valentino Rossi menggunakan kart. Dari kart yang bermesin 60cc, hingga 100cc. Pada tahun 1990, Valentino Rossi memenangkan  kejuaraan kart regional. Ia terus mengikuti kejuaran kart dan berhenti setelah kejuaraan kart nasional di Parma. Sebelum akhir tahun 1991, Valentino Rossi telah memenangkan banyak balapan regional. Kemudian Valentino Rossi mengikuti kejuaran minimoto. Rencananya, Graziano Rossi telah mencari peluang bagi Valentino Rossi untuk pindah ke kejuaraan seri 100cc Italia dan seri Eropa, yang kemungkinan besar akan mendorongnya ke arah Formula One. Tetapi, tingginya biaya, menyebabkan Graziano Rossi memutuskan Valentino Rossi untuk mengikuti balapan minimoto. Sejak tahun 1992 hingga 1993, Valentino Rossi terus belajar seluk-beluk balap minimoto. Pada tahun 1993, dengan bantuan relasi ayahnya, Virginio Ferrari, Claudio Castiglioni dan Claudio Lusuardi, membantu Valentino Rossi untuk mengendarai sepeda motor Cagiva Mito 125cc. Meskipun musim pertamanya di Italian Sport Production Championship sangat bervariasi, tetapi Valentino Rossi mencapai posisi terdepan dalam lomba akhir musim di Misano, dimana dirinya mendapatkan finis di podium.