Nació en Florencia el 24 de noviembre de 1826. Su madre, Angelina Orzali, a pesar de tener un título de maestra de escuela primaria, trabajaba en el servicio doméstico de la ilustre familia Garzoni Venturi de la Toscana - cuya finca en la localidad de Collodi seguiría siendo uno de los mejores recuerdos del pequeño Carlo - y, luego para la rica familia Ginori de Florencia. Su padre Domenico Lorenzini, de orígenes más humildes, carácter débil y frágil de salud, trabajaba como cocinero también para el marqués Ginori. Primogénito de una grande pero desafortunada familia (de sus diez hijos, seis de ellos murieron en la infancia), Carlo asistió a la escuela primaria en Collodi, estando a cargo de una tía. A pesar de su carácter vivo, inquieto y con tendencia a la insubordinación, fue enviado a estudiar teología en el seminario de Val d'Elsa y luego en el escolapio de Florencia. Cuando su hermano Paolo Lorenzini, se convirtió en dirigente de la Manifattura Ginori,