Đỗ Phương Nhi sinh ngày 16 tháng 11 năm 1998[1][2] tại Hà Nội, Việt Nam trong một gia đình truyền thống âm nhạc.[3] Cha cô là Đỗ Xuân Thắng, một giảng viên vĩ cầm của Học viện Âm nhạc Quốc gia Việt Nam còn mẹ là Nghệ sĩ ưu tú Lê Hoàng Lan, bè trưởng của dàn nhạc giao hưởng Việt Nam.[4][5] Cậu ruột của cô là nhạc sĩ Lê Minh Sơn.[4][6] Từ nhỏ, cô đã được tiếp xúc với cây đàn và âm nhạc.[4][7] Cô bắt đầu học vĩ cầm từ năm 4 tuổi[8] với Nghệ sĩ nhân dân Ngô Văn Thành.[9][10][11]