Catherine „Niki“ de Saint Phalle wurde im Pariser Nobelvorort Neuilly-sur-Seine als Tochter von André Marie Fal de Saint Phalle und Jeanne Jacqueline (geborene Harper) geboren. Der Vater, ein Bankier aus einem alten französischen Adelsgeschlecht, war ein Börsenmakler, der während des Börsenkrachs von 1929 verarmte. Die Mutter war Amerikanerin. Niki wuchs hauptsächlich in den USA auf und erhielt infolge ihrer Heirat mit dem aus Basel stammenden Jean Tinguely im Jahr 1971 das Schweizer Bürgerrecht (heimatberechtigt in Basel). Sie war ebenso wie Tinguely eng mit der Familie des ebenfalls in der Schweiz lebenden Kunstmäzens und Sammlers Theodor Ahrenberg befreundet.