Tổ tiên Bạch Khởi, là người nước Sở, thuộc dòng dõi Bạch công Thắng. Sau đó đến định cư ở huyện Mi thuộc nước Tần. Ông sinh ở miền đông huyện Mi, tỉnh Thiểm Tây, Trung Quốc. Có một giả thuyết khác cho rằng Bạch Khởi là hậu duệ của tướng quân Bạch Ất Bính (con trai của danh thần Kiển Thúc).

Cha Bạch Khởi xuất thân là quân nhân trong quân đội nước Tần. Bạch Khởi từ nhỏ đã theo cha sống cuộc đời trong doanh trại. Ông rất thông minh, lại hiếu học, nhất là về những vấn đề quân sự. Bạch Khởi rất say mê nghiên cứu những trận đánh và binh pháp của những tướng lĩnh nổi tiếng như Tôn Vũ, Ngô Khởi, Tôn Tẫn.

Vì từ nhỏ sống trong quân doanh nên Bạch Khởi vừa giỏi lý luận quân sự lại có nhiều kinh nghiệm thực tiễn. Năm 18 tuổi, ông chính thức tòng quân.