Ngô Xuân Hàm sinh năm 1915 tại làng Đệ Nhất, xã Diễn Nguyên, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An, trong một gia đình nhà nho nghèo, có 4 người con, 3 con gái và 1 con trai. Gia đình Ngô Xuân Hàm chuyển cư lên xóm Lưu Mỹ, thôn Đông, làng Tràng Thành, huyện Yên Thành (nay là xã Hoa Thành, huyện Yên Thành), tỉnh Nghệ An, năm Ngô Xuân Hàm lên 10 tuổi.[6]

Thân sinh ông Ngô Xuân Hàm là cụ Ngô Trực Tuy và bà Phan Thị Thuận. Trong các vị tổ ông Ngô Xuân Hàm có cụ Ngô Trí Tri (1537 - 1628), cha của Ngô Trí Hòa (1564 - 1625).[6][10]