Nieznany jest zleceniodawca obrazu. Mógł to być mieszkaniec Florencji lub Mediolanu. Po prawej stronie znajduje się szkic przedstawiający kościół, wzorowany na wzniesionym w 1472 roku kościele Santa Maria Novella we Florencji według projektu Leona Battisty Albertiego. Kościół zbudowano na cześć rodu Rucellai. Według Charlesa Nicholla znajdujący się po prawej stronie obrazu kościół może wiązać się z osobą, która zamówiła obraz, tu Bernardem Rucellaiem, synem Giovanniego. Przypuszczalnie Leonardo zachował niedokończony obraz dla siebie.
Na przestrzeni lat Leonardo nanosił poprawki do obrazu. Na obrazie widać budowę mięśni szyi, które Leonardo zbadał w 1509 roku. Według Martina Claytona, kuratora zbiorów grafik i rysunków Windsorze, Święty Hieronim na pustyni powstał w dwóch fazach. Pierwsza miała miejsce ok. 1480 roku, druga około 1510 roku.
W bliżej nieznanych okolicznościach obraz rozłożono na dwie części. Kardynał Joseph Fesch był posiadaczem sporych rozmiarów deski, która była stosowana jako pokrywa skrzyni z otworem w środku. Po pewnym czasie Fesch pozyskał prostokąt z głową świętego. Fragment ten wyciął nieznany szewc w celu wykonania zydla. Po śmierci kardynała w 1845 roku obraz trafił na aukcję.