Ojciec malarza, drugi syn atamana z pierwszego małżeństwa, Aleksandr Michajłowicz, ukończył korpus kadetów, służył w Tengińskim Pułku Piechoty i brał udział w wojnie kaukaskiej i krymskiej. Poślubił Annę, córkę admirała Gieorgija Basargina, znanego kartografa i ówczesnego gubernatora Astrachania, i jego żony Anny pochodzącej z duńskiego rodu von Krabbe. W 1855 roku w małżeństwie Wrubelów urodziła się starsza siostra artysty – Anna (1855–1928). Łącznie para doczekała się czworga dzieci.

Dzieciństwo thumb|Rodzina Wrubelów (1863) Przyszły artysta urodził się 17 marca 1856 roku w Omsku, gdzie jego ojciec pełnił służbę jako starszy adiutant sztabowy Samodzielnego Korpusu Syberyjskiego. Tam też na świat przyszło jego młodsze rodzeństwo – Jekatierina i Aleksandr, którzy jednak nie dożyli lat młodzieńczych. Częste porody oraz surowy klimat Omska przyczyniły się do przedwczesnej śmierci matki Wrubla, która w 1859 roku zmarła na gruźlicę. W późniejszych latach artysta wspominał, jak chora matka, leżąc w łóżku, wycinała dla dzieci z papieru małe ludziki, konie i fantastyczne figurki.