Đại Công nữ Alix của Hessen khi còn nhỏ

Aleksandra sinh ngày 6 tháng 6 năm 1872 tại Neues Palais (Cung điện Mới), Darmstadt, với nhũ danh Đại Công nữ Alix Viktoria Helene Luise Beatrix của Hessen và Rhein,[4][5] một đại công quốc thuộc Đế quốc Đức thời bấy giờ. Bà là người con thứ sáu và ái nữ thứ tư trong số bảy người con của Ludwig IV, Đại Công tước của Hessen và người vợ đầu của ông là Công chúa Alice của Vương quốc Anh, ái nữ thứ hai của Victoria của Anh và Vương tế Albert. Khi còn bé, bà nổi tiếng là có dung mạo xinh đẹp, sở hữu những đường nét thanh tú và hàng mi dài đậm màu giống chị bà là Elisabeth (còn gọi là "Ella", sau khi lấy chồng thì trở thành Đại Công tước phu nhân Elizaveta Feodorovna của Nga).[cần dẫn nguồn]

Alix chịu phép rửa tội ngày 1 tháng 7 năm 1872 (trùng kỷ niệm mười năm ngày cưới của song thân bà) theo nghi lễ của Giáo hội Luther. Bà được đặt tên theo tên mẹ và bốn chị em gái của mẹ, trong đó một số tên được phiên âm sang tiếng Đức. Cha mẹ đỡ đầu của bà là Thân vương và Vương phi xứ Wales (tức bác và bác dâu của bà), Công chúa Beatrice của Vương quốc Anh (dì của bà), Công tước phu nhân xứ Cambridge, Tsesarevich (Thái tử) và Tsesarevna (Thái tử phi) của Nga, và Anna của Phổ. Mẹ bà thường gọi bà là "Sunny" vì bà có tính tình vui tươi, và về sau cha bà cũng bắt chước cách gọi này. Những họ hàng người Anh của bà đặt biệt danh cho bà là "Alicky" để phân biệt bà với bác dâu bà là Vương phi xứ Wales (sau này là Vương hậu của Vương quốc Anh), vì tuy có tên thật là Alexandra nhưng gia đình vẫn gọi vương phi là "Alix".[6] Anh trai bà, Đại Công tử Friedrich của Hessen và Rhein ("Frittie"), mắc bệnh máu khó đông và qua đời vào tháng 5 năm 1873 sau khi bị ngã từ cửa sổ, lúc bà chưa đầy một tuổi. Trong số các anh chị em mình thì bà gần gũi nhất với Đại Công nữ Marie ("May"), em gái kém bà hai tuổi. Hai người được nhận xét là "như hình với bóng" và có một tuổi thơ hạnh phúc, được mẹ và các anh chị thương yêu.

Tháng 11 năm 1878, bệnh bạch hầu lan khắp triều đại Hessen. Alix, ba chị em gái, anh trai Ernst ("Ernie") và cha bà ngã bệnh. Chị gái Elisabeth đang đi thăm bà nội nên tránh được đợt bệnh bùng phát. Mẹ Alix là Alice quyết định tự mình chăm sóc các con thay vì phó mặc cho bác sĩ. Chính Alice cũng sớm ngã bệnh và qua đời vào ngày giỗ thứ 17 của thân phụ mình, ngày 14 tháng 12 năm 1878, khi Alix mới tròn sáu tuổi. Alix, Ernst cùng hai chị gái Viktoria và Irene đã sống sót qua trận dịch, song Marie thì không qua khỏi. Sau cái chết của mẹ và em gái, từ một bé gái luôn tươi cười, Alix đã trở nên dè dặt và khép kín.

Alix và anh chị mình trở nên thân thiết với các anh em họ ở Anh. Họ thường dành thời gian nghỉ lễ với bà ngoại là Victoria của Anh. Bà và chị gái Irene làm phù dâu trong đám cưới của dì bà là Công chúa Beatrice và Heinrich xứ Battenberg vào năm 1885.[7] Bà cũng có mặt trong buổi Đại lễ Vàng của Victoria của Anh năm 1887 và được cho là người cháu gái mà nữ vương yêu quý nhất.[8][9]

Đại Công nữ Alix của Hessen ở góc dưới cùng bên phải, bên cạnh là Victoria của Anh và bốn anh chị của bà đang để tang mẹ và em gái, tháng 1 năm 1879Đại Công nữ Alix năm 15 tuổi