Roberto Burle Marx nasceu em São Paulo, no dia 4 de agosto de 1909. Filho de Wilhelm Marx, judeu alemão, comerciante de couro, e de Cecília Burle, pernambucana, descendente de franceses.

Seu pai foi criado em Trier, cidade natal de Karl Marx, que era primo de seu avô. Desde pequeno observava e participava dos cuidados de sua mãe, com o jardim e a horta de sua casa.

Em 1913, depois de uma crise financeira, a família foi morar no Rio de Janeiro, permanecendo na casa de familiares. Quando a empresa de curtume e exportação de couro voltou a dar lucro, a família mudou-se para um casarão no bairro do Leme. Em 1917, Burle Marx começou a cultivar seu próprio jardim.

Em 1928, a família viajou para a Alemanha, em busca de tratamento para um problema nos olhos de Burle Marx. Em Berlim, o jovem ficou fascinado ao visitar o Jardim Botânico, onde descobriu a beleza de diversas plantas brasileiras.

Durante esse período, estudou pintura no ateliê de Degner Klemn. Em 1930, de volta ao Rio de Janeiro, ingressou na Escola Nacional de Belas Artes, hoje Escola de Belas Artes da Universidade Federal do Rio de Janeiro, onde estudou com Cândido Portinari.

Durante o curso conviveu com Oscar Niemeyer, Hélio Uchôa e Milton Roberto, grandes nomes da arquitetura moderna.