Thor Heyerdahl sinh năm 1914 tại Larvik, Na Uy. Ngay từ khi còn nhỏ Heyerdahl đã yêu thích ngành động vật học. Ông theo học đại học chuyên ngành động vật và địa lý tại Đại học Oslo đồng thời bắt đầu tự nghiên cứu về văn hóa và lịch sử của thổ dân Polynésie. Năm 1936 ông lập gia đình cùng người vợ thứ nhất, Liv Coucheron-Torp. Sau khi đã có hai người con trai, Thor Jr và Bjorn, họ ly dị và tới năm 1949 thì Thor Heyerdahl cưới người vợ thứ hai Yvonne Dedekam-Simonsen. Một lần nữa Heyerdahl ly dị năm 1969 sau khi đã có ba con gái, Annette, Marian và Helene Elisabeth. Tới năm 1991 thì ông lập gia đình lần thứ ba với Jaqueline Beer.