Bà tên đầy đủ là Nguyễn Thị Xuân Quỳnh, sinh ngày 6 tháng 10 năm 1942 tại xã Văn Khê, thị xã Hà Đông, tỉnh Hà Tây (nay là phường La Khê, quận Hà Đông, Hà Nội). Xuất thân trong một gia đình công chức, mẹ mất sớm, bố thường xuyên công tác xa gia đình, Xuân Quỳnh được bà nội nuôi dạy từ nhỏ đến khi trưởng thành.