Ségolène Royal ra đời tại một căn cứ quân sự ở Ouakam, Dakar, Senegal ngày 22 tháng 9 năm 1953, là con gái của Hélène Dehaye và Jacques Royal, một cựu sĩ quan pháp binh và trợ lý cho thị trưởng Chamagne (Vosges).

Cha mẹ bà đã sinh tám người con trong chín năm: Marie-Odette, Marie-Nicole, Gérard, Marie-Ségolène, Antoine, Paul, Henri và Sigisbert.

Sau khi học xong trung học, Marie-Ségolène vào trường đại học địa phương nơi bà tốt nghiệp ở vị trí thứ hai trong lớp ngành Kinh tế. Chị cả của bà sau đó hướng bà chuẩn bị cho kỳ thi đầu vào Sciences Po và bà được học bổng tại đây. Trong trường bà nghiên cứu chính trị của lớp và sự bình đẳng nam nữ. ("Sciences Po" khi ấy có tới 85% sinh viên thuộc tầng lớp trên người Paris và chủ yếu là nam giới). Mùa hè năm 1971, bà làm công không lương tại Dublin, Ireland.[4] Năm 1972, khi 19 tuổi, Royal đã kiện cha mình vì ông từ chối li dị mẹ bà và trả tiền cấp dưỡng và tiền nuôi dạy con cho việc học tập của các con. Bà thắng kiện sau nhiều năm hầu toà, ngay trước khi Jacques Royal chết vì ung thư phổi năm 1981. Sáu trong tám người con đã từ chối gặp lại ông, trong đó có cả Ségolène.[5]

Royal, như hầu hết giới tinh hoa chính trị Pháp, là người tốt nghiệp Trường Hành chính quốc gia (ENA). Bà học cùng lớp với người bạn đời trong 30 năm, François Hollande (bà gặp ông tại một bữa tiệc), và Dominique de Villepin[6] (thủ tướng dưới thời Jacques Chirac). Mỗi năm học tại ENA đều có một tên riêng để phân biệt: Royal đã tìm cách để đặt tên lớp của bà theo tên Louise Michel, một nhà cách mạng hồi thập niên 187s, nhưng thay vào đó họ đã chọn cái tên "Voltaire". Trong thời gian ở ENA, Royal cũng bỏ chữ "Marie" có nguồn gốc lai ở họ bởi bà cho rằng việc cha bà lựa chọn nó cho các con gái là một quan điểm hạ thấp và cổ hủ về vai trò phụ nữ.