Fils d’un ingénieur grec du Canal de Suez et d’une mère française, Mayo est pensionnaire dans un sévère collège jésuite d’Alexandrie, expérience qui forgera durablement son désir d’indépendance et de liberté.
Après son bac, son père l’envoie à Paris faire des études d’architecture. Mais Mayo ne pense déjà qu’à la peinture. Il dessine sans arrêt, fréquente le Montparnasse, se lie d’amitié avec Tzara, Picabia, Foujita, et anime même un temps le bar le Jockey, épicentre artistique de l’époque, en compagnie de la fameuse Kiki.
Reçu aux Beaux Arts de Paris en 1924, il participe aux réunions du tout nouveau mouvement Surréaliste et devient l’ami de Desnos et de Prévert. Cependant, Mayo, épris de liberté, préfère peindre seul et ne rejoint pas officiellement le groupe.