Urbano Barberini era il figlio quartogenito di Maffeo Barberini, II principe di Palestrina e di sua moglie, Olimpia Giustiniani. Egli portava il nome di Urbano VIII, suo antenato divenuto pontefice. Il matrimonio dei suoi genitori servì da riconciliazione tra la famiglia dei Barberini ed papa Innocenzo X a seguito della Guerra di Castro. Egli era inoltre fratello del cardinale Francesco Barberini e cugino di Rinaldo d'Este, duca di Modena, la cui madre Lucrezia Barberini era zia di Urbano.