Antonio Maria nacque a Imola il 17 gennaio 1666 nella parrocchia di sant'Agata e venne battezzato il giorno seguente in san Cassiano. Ricevette fin da bambino un'educazione cristiana, grazie anche all'aiuto dei padri gesuiti. Il giovane Valsalva era docile, disciplinato e di intelligenza poliedrica, anche se non fu difficile capire a quale tipo di studi fosse particolarmente inclinato; infatti sezionava uccelli o altri piccoli animali con un interesse superiore a quello che si confaceva alla sua età, studiando poi con grande cura le interiora.