Mesalina era a filla de Domicia Lépida e o seu curmán Marco Valerio Mesala Barbado Mesalino. A súa nai era a filla máis nova do cónsul Lucio Domicio Enobarbo e Antonia a Maior. O irmán da súa nai, Cneo Domicio Enobarbo, foi o primeiro marido da futura emperatriz Agripina e o pai biolóxico do futuro emperador Nerón, o que fai que Nerón e Mesalina fosen curmáns malia levarse dezasete anos de diferenza. Os avoas de Mesalina, Claudia Marcela e Antonia a Maior eran medio irmás. Claudia Marcella, a avoa paterna de Mesalina, era a filla da irmá de Augusto Octavia a Menor polo seu matrimonio con Caio Claudio Marcelo. Antonia a Maior, avoa materna de Mesalina, era a filla maior de Octavia polo seu matrimonio con Marco Antonio, e era a tía materna de Claudio. Compróbase polo tanto, a endogamia da familia.