Раннее детство Миши Врубеля было омрачено потерей матери: когда ему исполнилось три года, она умерла от туберкулеза легких. Ребенок рос без материнской любви, но с мудрым и любящим отцом.
По воспоминаниям родственников, Миша в раннем детстве был тихим, кротким, послушным. Был дружен со своей старшей сестрой Анной. Они были погодки, у них были общие игры, одни и те же няни и воспитатели. В их характере и в интересах было много сходства. Миша сохранил привязанность к сестре до конца своих дней. Позже в письмах к ней он подписывался: «Твой Миша», или – «Твой брат и друг Миша».
Для ухода за детьми были приглашены няни и воспитатели, а позже – наставники и учителя для обучения грамоте. По служебной надобности отца направляли в разные регионы страны, и вместе с ним колесили по стране и его дети. Места пребывания они меняли каждые два-три года, почти не успев адаптироваться к новым условиям жизни. Чаще и дольше всего жили в Омске и в Астрахани. На длительный срок задержались в Саратове, куда в 1864 году полковник Александр Михайлович Врубель был направлен в качестве командира Саратовского губернского батальона.
С переменой мест проживания менялось представление будущего художника об окружающем мире. Известный русский педагог Константин Дмитриевич Ушинский (1824–1870) писал: «Детскими чувствами, как и детскими мыслями, нужно руководить». Отец Миши, Александр Михайлович, безусловно, был знаком с этим изречением педагога, так как, судя по воспоминаниям родственников, придерживался этого правила: он был и наставником, и воспитателем, и учителем своих детей.
Когда Мише Врубелю исполнилось 5 лет, отец обратил внимание на его склонность к рисованию. Его определили в Рисовальную школу, которая находилась под покровительством Общества поощрения художеств. Учился он как «вольноприходящий». В 6 лет уже рисовал предметы домашнего быта и даже небольшие сценки: изобразил слугу, раздувавшего самовар с помощью сапога. В детстве был склонен к фантазированию. Однажды переодевшись и загримировавшись под соседа, недавно умершего, предстал перед родными в таком преобразованном виде с целью пошутить, но сходство с умершим соседом было так велико, что его появление в гостиной вызвало переполох. Некоторые гости посчитали это признаком болезни Миши, хоть на тот период времени это была всего лишь детская шалость, свойственная детям его возраста. Но она указывала на очень ценное для будущего художника свойство – умение наблюдать и воплощать объект наблюдательности в художественный образ. Его этому еще не учили, это будет позже, а он уже продемонстрировал подсознательно эту врожденную склонность.