Quang Thục hoàng thái hậu Ngô Thị Ngọc Dao người làng Động Bàng, huyện Yên Định, phủ Thanh Hóa (nay là xã Định Hoà, huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa)[3]. Có nguồn cho rằng quê bà ở làng Thịnh Mỹ (làng Mía), nay thuộc xã Thọ Diên, huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa.

Cụ cao tổ là Ngô Rô, một dòng họ lớn thời Trần, cụ bà là Đinh Thị Quỳnh, được ban tước Khôi Á Quận chúa, Đại hoàng bà cung Bảo Từ[6]. Cụ tằng tổ là Ngô Tây, được tặng Kiến Tường hầu, cụ bà là Đinh Thị Ngọc Luân, tặng Kiến Tường quận phu nhân. Ông nội bà là Ngô Kinh, gia nô của Lê Khoáng và sau đó là Lê Lợi, mất trước khởi nghĩa Lam Sơn, sau được truy Thái phó, tước Hưng quốc công; cụ bà là Đinh Thị Mại được tặng Hưng Quốc phu nhân[3].

Cha bà là Ngô Từ, là gia nô của Lê Lợi, giữ vai trò cung cấp quân lương trong những ngày đầu khởi nghĩa Lam Sơn, khai quốc công thần nhà Hậu Lê. Sau được tặng Tuyên phủ sứ Thái từ Thiếu bảo Quan nội hầu, được tặng Chương Khánh công, gia tặng Ý Quốc công; mẹ bà là Đinh Thị Ngọc Kế, được tặng Ý Quốc thái phu nhân. Bà ngoại họ Trần, húy là Ngọc Huy, là hậu duệ của một nhân vật nổi tiếng triều Trần là Tá Thánh Thái sư Chiêu Văn vương Trần Nhật Duật.

Bà từ nhỏ mồ côi mẹ, được bà ngoại nuôi. Có lần gặp một người lạ nói rằng: “Cô bé này sẽ đáng làm mẫu nghi thiên hạ”. Nói xong người ấy biến mất. Đó là điềm tốt. Chị ruột của Hoàng thái hậu là Ngọc Xuân được vào hầu Lê Thái Tổ là nơi vinh hiển, tiếng thơm lây sang từ đó[7].