Historia Nieznana jest data powstania obrazu. W źródłach pojawiają się lata ok. 1480–1482, ok. 1481–1482 oraz ok. 1485–1488. Tradycyjnie obraz jest datowany na lata 1481–1482. Okres ten wiąże się z okresem prac nad nieukończonym Pokłonem Trzech Króli. W Kodeksie Atlantyckim znajduje się spis dzieł, sporządzony prawdopodobnie ok. 1482 roku. Leonardo wymienił w spisie „kilka Świętych Hieronimów”. Nie wiadomo, czy były to rysunku, obrazy lub rzeźby. Według innej hipotezy obraz powstał między 1485 a 1488 rokiem. Okres ten zaproponowano po wykazaniu cech wspólnych Świętego Hieronima na pustyni a Madonną w grocie oraz po analizie szkiców anatomicznych pochodzących z końca lat 80. XV wieku. Obraz mógł być poprawiany ok. 1510 roku.
Podczas prac nad obrazem Leonardo wykazywał duże zainteresowanie anatomią człowieka. Badania anatomiczne prowadził w następnych latach. Leonardo prawdopodobnie miał okazję zobaczyć lwy na Piazza della Signoria we Florencji, gdzie okazjonalnie pokazywano te zwierzęta.