Theo phả hệ họ Nguyễn, Nguyễn Hữu Dật là cháu 18 đời của Định Quốc công Nguyễn Bặc thời nhà Đinh, và là cháu 8 đời của công thần Nguyễn Trãi[cần dẫn nguồn] Nhà Lê sơ. Cũng theo phả hệ này thì chi của Nguyễn Hữu Dật và chi chúa Nguyễn (Nguyễn Kim, Nguyễn Hoàng) đều là con cháu Nguyễn Trãi, nhưng chi của ông Dật là chi trên.

Do dòng họ Nguyễn Trãi bị tản mát sau Vụ án Lệ Chi Viên và loạn lạc thời Nam Bắc triều, nên tổ tiên Nguyễn Hữu Dật đã lưu trú ở nhiều nơi: Ninh Bình, Hải Dương, Hà Đông, Thanh Hóa...