Yuri Gagarin sinh ra ở làng Klushino, gần Gzhatsk (khi ông qua đời thành phố này được đổi tên là Gagarin), vào ngày 9 tháng 3 năm 1934. Cha mẹ ông đều làm việc trong các Nông trang tập thể. Bố ông, Alexey Ivanovich Gagarin là thợ mộc và thợ nề, còn mẹ ông, bà Anna Timofeyevna Gagarina làm nghề vắt sữa bò. Yuri là con thứ 3 trong gia đình 4 anh chị em: Anh cả Valentin, chị gái Zoya, và em trai Boris.

Giống như hàng triệu người dân Xô-viết khác, gia đình Gagarin phải chịu sự chiếm đóng của Phát xít Đức trong Chiến tranh thế giới II. Làng Klushino bị chiếm tháng 11/1941 khi quân Đức đang trên đường tiến tới Moskva. Một viên sĩ quan đã chiếm chỗ ở của gia đình Gagarin. Nhưng gia đình ông được phép làm một túp lều, kích thước 3m x 3m, ở đằng sau ngôi nhà cũ của họ. Họ đã sống 1 năm 9 tháng ở đây cho đến khi vùng này được giải phóng. Anh trai và chị gái của Yuri bị lính Đức đầy tới Ba Lan làm lao động nô lệ và không thấy quay về cho đến hết chiến tranh vào năm 1945. Năm 1946, cả gia đình chuyển tới Gzhatsk, nơi Yuri tiếp tục học phổ thông.