A pesar de ser uno de los miembros más destacados de la Escuela de Salamanca, no conocemos con seguridad ni el lugar ni la fecha de su nacimiento. Los primeros estudios de Gramática y Latinidad los realizó el joven Melchor bajo la atenta mirada de su padre en Pastrana (Guadalajara). Desde el principio, don Hernando Cano fue muy consciente de las dotes de su hijo, por lo que decidió enviarlo a Salamanca para realizar estudios superiores. Allí conoció a los religiosos dominicos de San Esteban y, más concretamente, al reformador Juan Hurtado, prior del convento, con gran influencia sobre los jóvenes, que se sentían atraídos por su edificante vida y discursos de tipo savonaroliano.
Fue así como, en 1523, tomó el hábito de dominico e inició sus estudios en San Esteban, teniendo como maestros a personajes de la talla de Diego de Astudillo y Francisco de Vitoria, que por aquellos años iniciaba su reconocida renovación de la teología y al que podemos considerar, con justicia, como el padre de la Escuela de Salamanca. De esta formaron parte, además de Melchor Cano, alguno de los más grandes intelectuales del Siglo de Oro español, como Domingo Báñez, Domingo de Soto, Francisco Suárez o Juan de Mariana.
