Chiêu Từ Hoàng hậu xuất thân cao môn, bà là con gái duy nhất của Bảo Nghĩa vương Trần Bình Trọng và Thụy Bảo công chúa- Hoàng nữ thứ ba của Trần Thái Tông Trần Cảnh. Từ nhỏ, bà đã được phong làm Quận chúa, hiệu xưng Chiêu Hiến (昭憲). Trần Bình Trọng là vị đã nổi tiếng với câu nói: " Ta thà làm ma nước Nam chứ không thèm vào vương đất Bắc", hi sinh rất oanh liệt trên chiến trường. Tuy nhiên, về người mẹ là Thụy Bảo công chúa thì còn nhiều ý kiến khác nhau. Đại Việt sử ký toàn thư chép Chiêu Từ Hoàng hậu là con gái của Thụy Bảo công chúa, tuy không nói rõ là có phải con gái ruột hay không. Nhiều nguồn sử ghi rằng Thụy Bảo công chúa góa chồng (phu quân đời trước của công chúa là Uy Văn vương Trần Toại bệnh mất sớm) và Bảo Nghĩa hầu Trần Bình Trọng góa vợ (?), vua Trần Thánh Tông thương dũng tướng cùng cô ruột phủ viện cao mà cô đơn vắng vẻ, lại xót Quận chúa Chiêu Hiến từ nhỏ mồ côi mẹ nên ban hôn cho hai người về một nhà.[1] Như vậy, Quận chúa Chiêu Hiến không phải là con gái ruột của Thụy Bảo công chúa mà là con của vợ trước Trần Bình Trọng. Tuy vậy, điều đó cũng không ảnh hưởng gì khi Thụy Bảo công chúa yêu thương Chiêu Hiến Quận chúa như con gái ruột và một mình nuôi nấng Quận chúa nên người.[2]

Bảo Nghĩa vương Trần Bình Trọng vốn mang họ Lê, nên Chiêu Từ Hoàng hậu cùng với Chiêu Thánh Lý phế hậu, Hiển Từ Thuận Thiên Hoàng hậu là một trong những Hoàng hậu ngoại tộc hiếm hoi của Trần triều. Ngoài ra, rất có khả năng Trần Bình Trọng là con trai của phu nhân Lý Chiêu Hoàng và Bảo Văn hầu Lê Phụ Trần, nên xét ra Chiêu Từ Hoàng hậu là cháu nội của Lý Chiêu Hoàng. Nếu như giả thuyết này là đúng, Lý Chiêu Hoàng là tổ mẫu nhiều đời của Trần triều và Chiêu Từ Hoàng hậu còn có một người cô ruột là Ứng Thụy công chúa Lê Ngọc Khuê.