Urbano Barberini est le quatrième fils de Maffeo Barberini (1631-1685), prince de Palestrina, et de son épouse, Olimpia Giustiniani. Il est nommé en l'honneur de son grand-oncle Maffeo Barberini (1568-1644) devenu le pape Urbain VIII. Le mariage de ses parents sert de réconciliation entre la famille Barberini et le pape Innocent X, issu de la famille Pamphili, après la Guerre de Castro. Il est le frère du cardinal Francesco Barberini et le cousin de Renaud III de Modène, duc de Modène et Reggio, dont la mère Lucrezia Barberini est la tante d'Urbano.