Cha ông là cụ Nguyễn Phúc Ưng Tôn. Cụ Tôn là con cụ Nguyễn Phúc Hường Thiết và là cháu nội của Tuy Lý Vương Nguyễn Phúc Miên Trinh (con thứ 11 của vua Minh Mạng và là một nhà thơ có tiếng tăm). Như vậy, ông là chít nội của vua Minh Mạng tức là cháu 5 đời, gọi Minh Mạng là ông sơ; và là vai chú của vua Bảo Đại. Ông và bác sĩ Phạm Ngọc Thạch là anh em cô cậu ruột.

Lúc trẻ ông học trung học tại Hà Nội và sau đó học luật tại Đại học Montpellier.