Trần Hưng Đạo tên thật là Trần Quốc Tuấn (陳國峻), con trai thứ ba của Khâm Minh đại vương Trần Liễu – anh cả của Trần Thái Tông Trần Cảnh, do vậy Trần Quốc Tuấn gọi Trần Thái Tông bằng chú ruột. Cho đến nay vẫn không rõ mẹ ông là ai, có một số giả thiết đó là Thiện Đạo quốc mẫu (善道國母), huý là Nguyệt, một người trong tôn thất họ Trần.[3] Do chính thất khi trước của Trần Liễu là công chúa Thuận Thiên trở thành hoàng hậu của Trần Thái Tông, nên Thiện Đạo quốc mẫu trở thành kế phu nhân.[4] Sau khi Trần Liễu mất (1251), theo "Trần triều thế phả hành trạng" thì bà Trần Thị Nguyệt đã xuất gia làm ni sư, hiệu là Diệu Hương. Ông có người mẹ nuôi đồng thời là cô ruột, Thụy Bà công chúa (瑞婆公主).[5]

Trần Quốc Tuấn sinh ra ở thôn Tức Mặc (phường Lộc Vượng, thành phố Nam Định ngày nay),[6] nhưng năm sinh của ông cho đến nay vẫn không rõ ràng. Có tài liệu cho rằng là năm 1228, trong khi số khác cho rằng là năm 1230, hay thậm chí 1231, vì vậy chung quy đều thiếu luận cứ chắc chắn và độ tin cậy. Nhưng điều đó cũng cho thấy khi ông sinh ra không lâu sau khi vuơng triều nhà Trần được thành lập (năm 1225).

Đại Việt sử ký toàn thư mô tả ông là người có dung mạo khôi ngô, thông minh hơn người, nhờ được những người tài giỏi đến giảng dạy ngay từ khi còn rất nhỏ mà ông sớm trở thành người đọc thông hiểu rộng, có tài văn võ.[7]