Trần Phú sinh ngày 1 tháng 5 năm 1904 tại thành An Thổ, phủ Tuy An, tỉnh Phú Yên (nay thuộc xã An Dân, huyện Tuy An, tỉnh Phú Yên), nguyên quán của ông ở làng Tùng Sinh, nay thuộc xã Tùng Ảnh, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh.[1]

Cha Trần Phú là Trần Văn Phổ, từng đỗ Giải nguyên. Thời gian làm Giáo thụ Tuy An đã sinh ra ông tại đây. Mẹ ông là bà Hoàng Thị Cát, người làng Tùng Anh, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh. Ông là con thứ 7 trong gia đình.

Năm 1908, khi đang là Tri huyện Đức Phổ (Quảng Ngãi), do không chịu được sự đè nén, áp bức, nhục mạ của công sứ Pháp Dodey Besra và bất lực trước tình cảnh nhân dân đói khổ, lầm than, Trần Văn Phổ đã thắt cổ tự sát tại công đường. Do nghèo khổ và buồn phiền, 2 năm sau đó, mẹ ông cũng qua đời.

Trần Phú cùng với người em út lưu lạc từ Quảng Ngãi đến tỉnh Quảng Trị, về sau được một người dì ruột là cung nương Hoàng Thị Khương mang về giao cho con trai mình là Thái Thường Tự Khanh Phạm Hoàng San và vợ là Phan Thị Yến nuôi cho ăn học tại Trường tiểu học Pháp – Việt Đông Ba rồi Trường Quốc học Huế. Tại Trường Quốc học Huế, ông được theo học cụ Võ Liêm Sơn một nhà giáo yêu nước.

Năm 1922, Trần Phú đỗ đầu kỳ thi Thành Chung (học vị cao nhất theo hệ Pháp đào tạo tại Việt Nam lúc bấy giờ) lúc 18 tuổi, rồi về dạy học tại Trường Tiểu học Pháp – Việt Cao Xuân Dục ở Vinh (Nghệ An).