Kirstine Bjerrum blev født i Skærbæk som datter af farver og gårdejer Niels Janniksen Bjerrum (1826-80) og Christiane Degn (1826-77). Skærbæk lå dengang syd for den dansk-tyske grænse på grund af krigsnederlaget i 1864, og opvæksten i Sønderjylland blev i høj grad præget af dette; både faderen og moderen deltog i arbejdet for den danske sag og var aktive i højskolebevægelsen. Hun var desuden grandtante til kemikeren Jannik Bjerrum (1909-1992), der var far til Niels Bjerrum (født 1940) og Morten Jannik Bjerrum er professorer i hhv. uorganisk- og materialekemi på Danmarks Tekniske Universitet, og biouorganisk kemi på Københavns Universitet.