Всего в семье Войно-Ясенецких было пятеро детей: Павел, Ольга, Валентин, Владимир и Виктория. Святитель Лука вспоминал о своих близких: «Два брата мои – юристы – не проявляли признаков религиозности. Однако они всегда ходили к выносу Плащаницы и целовали ее, и всегда бывали на Пасхальной утрени. Старшая сестра – курсистка, потрясенная ужасом катастрофы на Ходынском поле, психически заболела и выбросилась из окна третьего этажа, получив тяжелые переломы бедра и плечевой кости и разрывы почек; от этого впоследствии образовались почечные камни, от которых она умерла, прожив только двадцать пять лет. Младшая сестра, доселе здравствующая, прекрасная и очень благочестивая женщина». [1, с. 9, 10.]
Дети росли в атмосфере христианской любви и послушания. Валентин был активным, очень наблюдательным и любознательным ребенком. С колыбели он видел, как благоговейно молились отец и мать с большим числом поклонов много раз в день; с трех лет и Валентин присоединялся к ним. Как пишет В. А. Лисичкин: «Гимназист Валентин находился под строгим контролем и дома, и в гимназии. Строгое домашнее религиозное и гимназическое воспитание привило Валентину с детства глубокое чувство ответственности перед Богом за все свои поступки и деяния. От матери мальчик приобрел сильную волю и властный характер, от отца благочестивость… Семья жила очень дружно, все помогали и любили друг друга». [9, с. 22.] В своих мемуарах святитель Лука также упоминает, что, не получив как такового религиозного воспитания, он унаследовал религиозность, «главным образом, от своего очень набожного отца». [1, с. 10.]
В 1889 году Войно-Ясенецкие переехали в Киев и обосновались в центре города, на Крещатике. Валентин поступил во Вторую Киевскую гимназию. Правила поведения здесь были так же строги, как и в предыдущей гимназии. Учился Валентин очень хорошо, с увлечением. Особенно любил уроки истории и рисования. Родители серьезно отнеслись к дару мальчика. Поэтому, когда ему исполнилось 13 лет, его отдали в Киевскую художественную школу.