Antonio dilahirkan pada 29 Oktober 1866 di Calle Urbiztondo, Binondo, Manila sebagai anak ketujuh Joaquín Luna de San Pedro y Posadas (1829-1891), seorang saudagar tembakau[2]:29 dan Laureana Novicio-Ancheta (1836-1906). Abangnya Juan Luna merupakan seorang pelukis tersohor.

Pada usia 6, Luna pada mulanya belajar membaca, menulis, dan aritmetik dari seorang guru dikenali sebagai Maestro Intong. Beliau kemudiannya belajar di Ateneo Municipal de Manila, di mana dia menerima ijazah Sarjana Seninya pada tahun dalam 1805. Dia mempelajari bidang kesusastera dan kimia di Universiti Santo Tomas, di mana dia memenangkan hadiah pertama untuk kertas di kimia bertajuk Dos Cuerpos Fundamentales de la Quimica (Dua Bidang Utama Kimia). Dia juga belajar farmasi. Sementara itu, beliau tuurt mempelajari seni pedang dan taktik ketenteraandi bawah Don Martin Cartagena, seorang jeneral Tentera Sepanyol utama.[3]:10 Atas jemputan abangnya Juan pada tahun 1890, Antonio dihantarkan orang tuanya ke Sepanyol pada tahun 1890 atas jemputan abangnya. Di sana, beliau memperoleh ijazah diploma (di Universidad de Barcelona) dan kedoktoran (di Universiti Pusat Madrid).