Махтоб Махмуди е родена на 4 септември 1979 г. в Хюстън, Тексас, САЩ. Името ѝ на персийски означава „лунна светлина“. Дъщеря е на писателката Бети Махмуди. Има двама полубратя от първия брак на майка ѝ. Когато е 4-годишна, баща ѝ, анестезиологът д-р Сайед Махмуди, води семейството си в Иран за среща с роднините и кратка ваканция, но започва работа като лекар в Ирано-иракската война. Тя и майка ѝ са задържани насила в Техеран в продължение на 2 години, преди да избягат през Турция. Одисеята им е описана в книгата на Бети Махмуди „Не без дъщеря ми“ и екранизирана в едноименния холивудски филм от 1991 г.