Vương Đình Huệ sinh ngày 15 tháng 3 năm 1957, quê quán tại xóm chài Xuân Lộc, xã Nghi Xuân, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An.

Cha của Vương Đình Huệ là ông Vương Đình Sâm, làm công an, sau đó làm cho bưu chính xã Nghi Xuân. Còn mẹ ông là bà Võ Thị Cầm (sinh năm 1922) làm Đội trưởng Đội bốc xếp Hồng Lam, rồi làm trong Ban Chấp hành Phụ nữ xã Nghi Xuân. Cha mẹ ông sinh được 8 người con, 5 trai, 3 gái. Người con trai thứ hai tên là Vương Đình Ngọc đã hy sinh năm 1973. Cha ông bị thương nặng ở tay do trúng bom của quân đội Hoa Kỳ, và sau đó qua đời vì lâm bệnh nặng. Mẹ ông phải một mình vất vả nuôi 8 người con khôn lớn, cuộc sống cơ cực. Theo lời người bạn học Vương Đình Hải thì Vương Đình Huệ từ thiếu thời đã giỏi chơi cờ tướng và đã thắng tất cả các đối thủ trong huyện Nghi Lộc.[1] Theo lời một người bạn học khác tên Hoàng Văn Thái (năm 2016 là Hiệu trưởng Trường Trung học phổ thông Nghi Lộc 1) thì năm lớp 10 (1974) Vương Đình Huệ học giỏi nổi tiếng ở trong huyện Nghi Lộc, được tỉnh Nghệ An tặng cho một chiếc xe đạp[1]. Vương Đình Huệ ham đọc sách văn học và có niềm đam mê với các môn khoa học.[2][3]