Narodil sa vo fínskom meste Viipuri (teraz Vyborg v Rusku). Jeho prastarý otec z otcovej strany sa prisťahoval z južného Nórska. Ahtisaariho otec Oiva získal fínske občianstvo až v roku 1929. V roku 1935 si zmenil priezvisko z "Adolfsen" na "Ahtisaari". Počas Pokračovacej vojny odišiel na front ako vojenský mechanik a Martti spolu s matkou Tyyne sa presťahovali do Kuopia. Tam strávil Martti detstvo a navštevoval základnú školu. V roku 1952 sa jeho rodina presťahovala do Oulu, kvôli zamestnaniu jeho otca. Tu sa Martti pridal ku YMCA, s ktorým navštívil Pakistan aby tam viedol aktivitu združenia. Po návrate do Fínska sa počas vysokoškolských štúdii v Helsinkách stal členom organizácie AIESEC.