Venkatesh naceu en Delhi, India e a súa familia emigrou a Perth en Australia Occidental cando tiña dous anos. Asistiu ao Scotch College. A súa nai, Svetha, é profesora de ciencias da computación na Deakin University. Venkatesh asistiu a clases de adestramento extracurriculares para estudantes dotados no programa estatal de olimpiadas matemáticas, e en 1993, mentres tiña só 11 anos, competiu na 24a Olimpiada Internacional de Física en Williamsburg, Virginia, gañando unha medalla de bronce. O ano seguinte, cambiou a súa atención á matemática e, despois de quedar segundo na Olimpiada Matemática Australiana, gañou unha medalla de prata na 6a Olimpiada de Matemáticas do Pacífico Asiático, antes de gañar unha medalla de bronce na Olimpiada Internacional de Matemáticas de 1994 en Hong Kong.
Delhi