Мать Анисья Егоровна была из крестьян. В её жилах текла калмыцкая кровь, и Сеченов был на неё похож. Его сподвижник, другой выдающийся русский учёный, Илья Мечников, не раз говорил, что Иван Михайлович вылитый татарин. О себе он писал так: «Мальчик я был некрасивый, чёрный, вихрастый и сильно изуродованный оспой (родители, должно быть, не успели привить мне оспу, она напала на меня на первом году и изуродовала меня одного из всей семьи), но был, кажется, не глуп, очень весел и обладал искусством подражать походкам и голосам, чем часто потешал домашних и знакомых».
Мать, как вспоминал Сеченов, «была кроткаянравом». Перед замужеством обучалась грамоте, рукоделию и ведению хозяйства в Суздальском женском монастыре, и в Тёплом Стане занималась исключительно только хозяйственными вопросами, то есть была экономкой. С детьми общались нянька Настасья Яковлевна и гувернантка Вильгельмина Константиновна Штром, обучавшая детей французскому и немецким языкам. Она была равноправным членом, и Михаила Алексеевича называла папенькой. Другие учителя преподавали Закон Божий, арифметику, грамоту и латынь.
Учёба давалась Сеченову легко, в отличие от сестры Серафимы, на голову которой гувернантка вынуждена была время от времени водружать бумажный колпак с надписью «За леность». Читал он всё, что попадалось под руку, но системы в подборе литературы не было. Библиотеку пополнял один из братьев, Александр, который служил на Кавказе. Но уже тогда Иван Михайлович чувствовал тягу к естественным наукам и этим объясняется его дальнейший выбор жизненного пути. Отец хотел отдать его в Казанскую гимназию, но после его смерти мать и старший брат Алексей настаивали на том, чтобы подросток поступил в Михайловское инженерное училище.
Стоит добавить, что семья Сеченовых жила зажиточно. В число дворовых слуг входили повара, конюхи, скотники, два ткача, портные, сапожник, печник, парикмахер, столяр, жестянщик. У Ивана Михайловича был свой личный слуга Феофан, который находился рядом с ним вплоть до его зрелости. Михаил Алексеевич не жалел денег на благотворительность. Строил избы для погорельцев, на его деньги была воздвигнута каменная церковь.
Соседи
Осип Ермолов передал Благовещенскому монастырю только часть своего поместья. Остальная часть была разделена между его потомками. Земли эти много раз переходили из рук в руки, закладывались, продавались, выделялась дочерям в качестве приданого. Только в 1752 году Федор Иванович Ермолов собрал все эти клочки земли в одно владение. Его сын, Нил Федорович, отставной генерал, подарил это имение своей дочери Елизавете. Она вышла замуж за военврача Михаила Филатова, и Филатовы стали Сеченовым и соседями, и врагами.
Что они не поделили, сказать трудно на этот счёт каких-то свидетельств нет. У Михаила Федоровича и Елизаветы Ниловны было два сына, Пётр и Николай, сверстники Сеченова, но им запрещали общаться друг с другом, и два Михалыча Иван и Николай сошлись только когда оба поступили учиться в военно-инженерное училище. Пётр, кстати, тоже стал офицером. Благодаря его сестре Наталье Михайловне и её племяннику Нилу Федоровичу Филатову, профессору Московского университета, семьи бывших врагов связали родственные узы.
Если отец Сеченова души не чаял в лошадях, то Михаил Федорович Филатов питал такую же страсть к пчёлам. Однажды, рассказывал, что приманил на свою пасеку такой огромный рой, что от его тяжести пригнулись к самой земле ветки черемухи рядом с пасекой. Но этому, правда, никто не верил. Помимо того Филатов-старший увлекался и живописью. На стенах его дома висели картины, написанные им, но куда они пропали и какова их художественная ценность, неизвестно.
Сады Филатовых и Сеченовых соперничали по своим размерам и красоте. Фруктовые деревья, в основном яблони, перемежались с аккуратными берёзовыми, сосновыми, липовыми и еловыми аллеями; росли малина, сирень, рябина, бузина и черёмуха, а также жёлтая акация, служившая живой изгородью. У Филатовых она обрамляла беседку. Теперь от этих садов мало что осталось.
Гостей в доме Сеченовых принимали нечасто. Несколько раз в год приезжал Борис Сергеевич Пазухин, имение которого находилось в 60 верстах от Тёплого Стана. Он был вдовцом, воспитывал вместе со своей сестрой Прасковьей Сергеевной двух дочерей, при этом не держал никакой дворни. После его смерти Прасковья Сергеевна переехала поближе к Сеченовым, и общение двух семей стало ещё более тесным. Иван Михайлович даже влюбился в племянницу Прасковьи Сергеевны Катю, которая была на четыре года старше его. «Она была единственной барышней, которую я видел, признавался он в своих Автобиографических записках. Вероятно, сознавал, что страсть моя покажется смешной и предмету, и окружающим; поэтому я сумел скрыть от сестёр вплоть до отъезда из деревни в Петербург. Иначе я был бы, конечно, осмеян сестрой моей Варенькой, которая вообще любила поддразнивать меня и проходиться насчёт моей красоты».