高圆圆出生于北京一个典型的高级知识分子家庭，父亲高俊仁（或高俊峰）毕业于清华大学化学工程专业，是中国第一批航天工程师，曾担任航天部门主任级职务，参与过中国早期航天项目。母亲是航天医疗领域的医生或研究人员，同样拥有高级职称。其哥哥也毕业于清华大学并从事科研工作，延续了家族学术传统。
家庭居住在北京丰台区的航天大院内，学术氛围浓厚，父母对子女教育严格，尤其注重品德与学业培养。母亲性格内向但重视家庭教育，强调“内心的丰盈比美貌更重要”，这对高圆圆的性格塑造影响深远。尽管家境优越，其父母始终保持低调朴素的作风，未因女儿成名而改变生活方式。
高圆圆的成长环境赋予她沉稳坚韧的特质，这种气质后来成为其演艺事业的独特基础。尽管出身科研家庭，她因偶然被星探发掘进入娱乐圈，但家庭背景为其提供了良好的教育支持和价值观引导。
