Phạm Băng Băng sinh ra tại bệnh viện 401, Thanh Đảo, Sơn Đông, Trung Quốc. Sau đó gia đình cô chuyển đến sống ở Yên Đài cũng thuộc tỉnh Sơn Đông. Cô tốt nghiệp từ trường Minh tinh Hằng Thông của đạo diễn lão thành Tạ Tấn và Học viện Hí kịch Thượng Hải.

Cha cô vốn làm ca sĩ trong đoàn văn công hàng không hải quân, sau đó chuyển nghề về địa phương nhưng vẫn tiếp tục tham gia văn nghệ. Bà Trương Truyền Mỹ, mẹ cô từng là diễn viên múa. Do phải chịu nhiều ảnh hưởng từ cha mẹ nên từ nhỏ cô cũng đã yêu thích văn nghệ[7]. Phạm Băng Băng có một người em trai kém mình 19 tuổi là Phạm Thừa Thừa cũng đã gia nhập công ty giải trí Yuehua Entertainment và ra mắt trong nhóm nhạc thần tượng Nine Percent.