Nguyễn Trãi hiệu là Ức Trai, quê gốc ở làng Chi Ngại, huyện Phượng Sơn, lộ Lạng Giang (nay thuộc huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương), sau dời đến làng Nhị Khê (nay là xã Nhị Khê, huyện Thường Tín, thủ đô Hà Nội) là con của Nguyễn Phi Khanh [6], tiến sĩ cuối đời Trần, cháu ngoại tư đồ Chương Túc Quốc thượng hầu Trần Nguyên Đán[2]. Dưới thời nhà Trần, cha ông là Nguyễn Phi Khanh và Nguyễn Hán Anh được Tư đồ Trần Nguyên Đán mời về dạy hai người con gái, con trưởng tên là Thái, con thứ tên Thai. Nguyễn Phi Khanh dạy Thái, nhân gần gũi, đã làm thơ quốc ngữ khêu gợi Thái, có quan hệ nam nữ với Thái, Hán Anh cũng làm thơ quốc ngữ bắt chước Phi Khanh. Rốt cuộc Thái có thai, Nguyễn Phi Khanh và Nguyễn Hán Anh bỏ trốn, đến ngày Thái đẻ, Trần Nguyên Đán mới hỏi Nguyễn Phi Khanh ở đâu, người nhà bảo Nguyễn Phi Khanh đã trốn đi. Trần Nguyên Đán cho gọi hai người về gả con gái cho Nguyễn Phi Khanh, sinh ra Nguyễn Trãi. Sau đó Nguyễn Phi Khanh và Nguyễn Hán Anh thi đỗ nhưng vua Trần Nghệ Tông bỏ không dùng, cho rằng "Bọn chúng có vợ giàu sang, như thế là kẻ dưới mà dám phạm thượng.'' [7]

Theo nghiên cứu sử gia hiện đại Trần Huy Liệu, Nguyễn Phi Khanh và Trần Thị Thái có với nhau 5 người con theo thứ tự là Nguyễn Trãi, Nguyễn Phi Báo, Nguyễn Phi Ly, Nguyễn Phi Bằng và Nguyễn Phi Hùng[8]. Mẹ ông mất sớm, bố ông ở rể ở nhà ngoại, anh em Nguyễn Trãi ở nhà ông ngoại là Trần Nguyên Đán, đến năm 1390 thì Trần Nguyên Đán mất. Nguyễn Phi Khanh phải một mình nuôi các con.[9].