І до цього часу історики продовжують дискутувати відносно точної дати народження гетьмана Івана Мазепи. Вірогідними називаються такі дати як 1626, 1629, 1632, 1639 та 1644 рр. Опираючись на дані т. зв. Кременецького молитовника, до якого вносив дані сам Мазепа, можна стверджувати, що днем, коли майбутній гетьман народився, є 20 березня. Порівнюючи свідчення сучасників, зокрема генерального писаря Пилипа Орлика та французького дипломата Жана де Балюза, а також використовуючи новітні дослідження, більшість науковців схиляються до думки, що І. Мазепа побачив світ у 1639 р. в старовинній українській родині шляхетсько-козацького походження. Це трапилося у невеличкому селі Мазепинці поблизу Білої Церкви, що на Київщині. Воно існує й до цього часу. Хоча у радянські часи назви цього села не існувало — його, незважаючи на відстань у декілька кілометрів, в адміністративному порядку сполучили із сусіднім населеним пунктом.
Очевидно, що батько Івана Мазепи Степан певний час перебував на Запорозькій Січі, після чого його обрали білоцерківським отаманом. Саме він зумів передати своєму синові головні козацько-лицарські чесноти, а також навчив сина Івана вмінню їздити на коні, володіти шаблею та пістолем й залучив його до військової справи. Як і більшість тогочасних шляхетських дітей, Іван початкову освіту здобув вдома. У цьому велика заслуга його матері Марини з роду Малаховських, яка входила До Луцького православного братства й була дуже набожною. Вона виховала свого сина у глибокій пошані до православної віри й навчила його читати та переписувати Євангеліє.
Десь протягом 1650-1656 рр. майбутній гетьман навчався у Києво-Могилянському колегіумі. Про це свідчив у своєму знаменитому щоденнику вірний соратник Мазепи Пилип Орлик. У цей час майбутню академію очолювали Лазар Баранович та Іоаникій Галятовський. Структура колегіуму складалася з восьми класів (шкіл), куди входили: аналогія, інтима, граматика, синтаксема, поезія, риторика, філософія, а пізніше й богослов’я. Згідно з твердженнями сучасника Мазепи літописця Самійла Величка майбутній гетьман України закінчував клас риторикй. У класі риторики він опановував мистецтво складання промов, які виголошувалися на різних урочистостях та офіційних зустрічах, святах, весіллях тощо. Тут також він вчився писати найрізноманітніші листи і послання. На практиці знавців риторики використовували ще й під час судових розборів, коли треба було довести права тієї чи іншої сторони.
Риторичний курс, який пройшов Мазепа, був поділений на, власне, риторику й діалектику. Перша поділялася на три частини, в яких говорилося про силу красномовства, ораторську мову та про тему досліджень епілогу й покажчика. При вивченні діалектики йшлося про поділ суджень, визначення предикабілії і предикаменти (терміни суджень), про суть і різновиди силогізму (демонстративний, доказовий, софічний) тощо. Про рівень тогочасного навчання свідчило те, що одночасно з Мазепою у колегіумі навчався відомий церковний і культурний діяч другої половини XVII ст., просвітитель Московської держави Самуїл Петровський. (Симеон Полоцький). «...Мазепа вельми гарно провадив розмову й любо було його слухати, все одно, з ким і про що не говорив», — так засвідчував риторичне вміння свого патрона його вірний соратник П. Орлик.
Мабуть, що саме в стінах колегіуму Мазепа ознайомився з доробком знаменитого італійця Ніколо Макіавеллі, а особливо з його політичним трактатом «Володар», витяги з якого любив цитувати під час своїх лекцій І. Галятовський. Все це сприяло формуванню широкого світогляду відомого політичного й державного діяча. Після навчання у Києві І. Мазепа переїздить до Кракова, де протягом року проходить один із курсів Ягелонського університету. На жаль, до цього часу не віднайдено джерел, що свідчили б про те, які саме предмети вичав у старовинній столиці Польщі Мазепа. Однак, можемо припустити, що цей навчальний курс в одному з найпрестижніших університетів не тільки Речі. Посполитої, але й усієї Центрально-Східної Європи був пов’язаний з поетикою, адже, як засвідчували згодом сучасники Мазепи, він умів досить добре віршувати.
Згідно з тогочасною традицією, окрім світського навчання українська молодь прагнула отримати й певну військову освіту. Адже рідко який рік не обходився без війни або ж військових походів. Більшість здобувала військовий вишкіл на Запорозькій Січі, а окрема частина забезпечених молодиків на кошти своїх батьків або ж інших спонсорів виїжджала за кордон. Саме так трапилося і з І. Мазепою, який після короткочасного навчання у Кракові, в 1657 році, на кошти одного з меценатів Ягелонського університету магната Новодворського виїжджає до Нідерландів. Там у містечку Девентер він навчається дуже популярній на той час артилерійській справі, що передбачало вивчення математики, геометрії та інженерії. У реєстрі місцевої школи гармашів залишився запис, який підтверджував його закордонні студії: «Йоаннес Колединьскі, нобілєс польонус».
Можливо, що протягом 1658 — першої половини 1659 р. І. Мазепа закріплює здобуті перед тим знання в одному з єзуїтських колегіумів Речі Посполитої й тим самим повторює шлях Б. Хмельницького, який також навчався у Львівському єзуїтському колегіумі. За рівнем навчання тогочасні школи католицького ордену єзуїтів поділялися на так звані повні і неповні. Програма повних колегіумів складалася із трьох ступенів, до яких входили п’ятикласний курс гуманістичних наук (т. зв. середньої школи), три- чи дворічний курс з філософії й чотирирічний курс з теології. Очевидно, що І. Мазепа належав до тієї світської молоді, яка не бажала присвячувати себе духовній кар’єрі (тим більше — католицькій) й обмежувалася лише вивченням програми середньої школи та студіюванням філософії. Усі курси читалися латинською мовою, а тому Мазепа досконало оволодів цією основною на той час загальноєвропейською мовою. Це дозволило йому в оригіналі читати Цицерона, Овідія, Цезаря, Тіта Лівія, Езопа, Федра та інших авторів. Французький дипломат Жан Балюз, який вже під час гетьманування Мазепи спілкувався з ним, свідчив про нього: «...Загалом він дуже любить оздоблювати свою розмову латинськими цитатами й щодо перфектного й досконалого знання цієї мови може ривалізувати з найкращими нашими отцями єзуїтами. Мова його взагалі добірна й чепурна, правда, як розмовляє, бо більше любить мовчати та слухати інших».
Грунтовна освіта та виховання, набуті під час навчання у Києво-Могилянському колегіумі, Ягелонському університеті Кракова, одному з єзуїтських колегіумів Польщі, а також артилерійській школі в нідерландському Девентері дозволило 20-ти річному І. Мазепі-Колединському вступити на службу до королівського двору Яна II Казимира. За рекомендаціями гетьмана І. Виговського та свого батька, який послав його «навчитися поводженню з людьми біля королівської особи, а не де-небудь в корчмах», Мазепа в жовтні 1659 р. прибуває до Варшави й займає посаду покоєвого при дворі польського короля. Вже наступного місяця він разом з частиною двору в супроводі Яна II Казимира та його дружини-француженки відбуває до Франції на святкування підписання Піренейського миру між Бурбонами та іспанськими Габсбургами.
Мазепа ще одного разу побував у Франції. У другій половині 1660-х рр. він за власні кошти приїхав сюди для навчання. На жаль, не можемо із впевненістю сказати в якому з місцевих університетів він студіював. Однак, знаємо, що Мазепа вільно володів французькою мовою. У Парижі та «на півдні» Франції він мав змогу ознайомитися з книгами європейських гуманістів Мішеля де Монтеня, Франсуа Рабле, Маргарити Наварської та ін. Окрім того, І. Мазепа став свідком реформи французької освіти та науки. Саме тоді єпископ Жан-Ніколя Кольбер ініціював такий прогресивний крок, як відкриття початкових шкіл для всіх дітей у парафіях, що належали до його дієцезії. Того ж часу було відкрито перші наукові Академії у Віллефранше (Божоле) та у Німі (Лангедок). Та чи не найбільші враження Мазепа дістав від функціонування державної системи управління Францією, яку протягом багатьох десятиліть уміло вибудував її видатний король-«сонце» Людовік XIV. Опосередкованим свідченням цього стала присутність вже пізніше, у гетьманському будинку І. Мазепи «на найвиднішому місці» портрета цього європейського монарха.
Результатом багаторічного навчання (а це близько 12 років) стало те, що в себе вдома, в батуринській резиденції, Мазепа мав велику бібліотеку. Згідно з свідченнями сучасників у ній «на кожному кроці видко латинські книжки». А Згадуваний вже П. Орлик у своєму щоденнику згадував про це так: «Незабутня для мене й досі величезна бібліотека небіжчика Мазепи. Дорогоцінні оправи з гетьманським гербом, найкращі київські видання, німецькі й латинські інкунабули, багато ілюстровані стародавні рукописи. Не без зітхання згадую в теперішній моїй мізерії всі ці книжкові багатства, рівних яким не було на Україні».
Отже, як бачимо, протягом 1650-х — 1660-х рр. майбутній гетьман І. Мазепа отримав повноцінну освіту європейського рівня, яка включала також і знання військової справи у галузі артилерії. Досконале знання риторики, основ філософії, поетики, математики, геометрії та інженерії, опанування античною і сучасною європейською літературою (яке було б неможливе без володіння багатьма іноземними мовами) дозволило Мазепі спочатку отримати посаду при королівському дворі Речі Посполитої, а невдовзі й стати помітною фігурою в старшинському оточенні гетьманів України Петра Дорошенка й Івана Самойловича.