Bảo Nghĩa vương Trần Bình Trọng thuộc dòng dõi Đại Hành Hoàng Đế Lê Hoàn, sinh ở xã Bảo Thái, nay thuộc huyện Thanh Liêm, tỉnh Hà Nam.[2]. Vợ Trần Bình Trọng là công chúa Thụy Bảo, con gái của Trần Thái Tông. Công chúa đã có một đời chồng trước là Uy Văn vương Trần Toại, sau khi Toại mất thì công chúa được gả cho Bình Trọng. Sau này, con gái của Trần Bình Trọng, Chiêu Từ Hoàng hậu, là mẹ của Trần Minh Tông.

Sử sách không ghi chép cha mẹ ông là ai. Tuy nhiên, có tài liệu nói cha ông là danh tướng thời Trần Thái Tông là Lê Phụ Trần. Lê Phụ Trần lập công lớn trong cuộc chiến với quân Mông Cổ vào năm 1258, nên được Thái Tông gả Chiêu Thánh công chúa.[3]