Letizia là con gái cả của Jesús José Ortiz Álvarez (sinh ở Oviedo vào ngày 24 tháng 12 năm 1949), một nhà báo, và người vợ đầu tiên María de la Paloma Rocasolano Rodríguez (sinh ra tại Madrid vào ngày 15 tháng 04 năm 1952), là một y tá.[2] Cha mẹ bà đã ly dị vào năm 1999 và cha bà tái hôn vào ngày 1 tháng 9 năm 2000 với nhà báo Ana Togores (sinh năm 1955), là đồng nghiệp của ông[3]. Các nhà phả hệ học ở Anh đưa ra bằng chứng, cho thấy Letizia là hậu duệ của một nhà quý tộc Anh thông qua họ mẹ, nhà Rocasolano, do đó huy hiệu của Letizia khi là Vương hậu có đính gia huy của gia tộc này[4][5][6].

Ông bà nội của Letizia là José Luis Ortiz Velasco (1923 - 2005), một nhân viên thương mại đã về hưu tại Olivetti và chết vì bệnh phổi[7]. Vợ ông là bà María del Carmen "Menchu "Álvarez del Valle (sinh năm 1928), một phát thanh viên đài phát thanh nổi tiếng ở Asturias trong hơn 40 năm. Ông bà ngoại là Francisco Julio Rocasolano Camacho (sinh năm 1918), một thợ máy và một tài xế taxi ở Madrid trong hơn 20 năm,[8] và vợ Enriqueta Rodríguez Figueredo (1919 - 2008).

Năm 1998, Letizia kết hôn với Alonso Guerrero Pérez, một nhà văn và là một giáo sư hơn Letizia tầm 10 tuổi, thế nhưng cả hai lại liền ly dị vào ngay năm sau đó. Công nương Letizia xuất thân từ một gia đình không thuộc tầng lớp cao quý ở Tây Ban Nha, lại từng có một đời chồng, thế nhưng bà được hoàng gia Tây Ban Nha chấp nhận và trở thành Vương hậu Tây Ban Nha sau khi chồng bà là Felipe kế vị ngai vàng.