Мустафа Джемілєв народився 13 листопада 1943 року у селі Ай-Серез поблизу міста Судак, що знаходиться на Кримському півострові, у сім'ї Абдульджеміля та Махфуре Мустафаєвих, на той час Крим перебував під німецькою окупацією. Після приходу радянських військ, 18 травня 1944 року, разом з усім кримськотатарським народом Мустафа та його сім'я були депортовані радянською владою до Узбекистану. До дванадцяти років Джемілєв разом зі своєю сім'єю проживав під адміністративним наглядом в Андижанській області. У 1955 році вони переїхали до міста Андижана, а вже наступного року — до Мірзачуєва (нині Ґулістан). У 1959 році Мустафа закінчив середню школу й намагався вступити на східний факультет (за іншими даними, факультет арабської мови та літератури) Середньоазійського державного університету, проте через заборону приймати до університету кримських татар йому це не вдалося.