Moltke lahir di Parchim, Mecklenburg-Schwerin sebagai putra dari Letnan Jenderal Denmark Friedrich Philipp Victor von Moltke (1768-1845). Pada tahun 1805, ayahnya menetap di Holstein dan pada saat itu keluarga Moltke jatuh miskin setelah Prancis membakar rumahnya dan menjarah rumahnya yang lain di Lübeck saat Perang Koalisi Keempat. Oleh karena itu, Moltke muda dibesarkan dalam keadaan sulit. Pada usia sebelas tahun ia masuk sekolah kadet di Kopenhagen yang dirancang untuk militer dan istana Denmark. Pada 1818 ia menjadi pelayan raja Denmark dan berpangkat letnan dua dalam resimen infanteri Denmark.