Thomas Sankara var sønn av Marguerite Sankara (død 6. mars 2000) og Sambo Joseph Sankara (1919 – 2006), gendarm av yrke (fransk politienhet). Han ble født inn i en romersk-katolsk familie og kom fra Silmi-Mossi, en etnisk folkegruppe som ble karakterisert gjennom ekteskap mellom menn av Mossi etnisitet og kvinner fra den etniske folkegruppen Fulani. Silmi-Mossi ble sett på som lavest på rangstigen i Mossifolkets kastesystem. Sankara gikk grunnskole i Gaoua og ungdomsskole og videregående skole i Bobo-Dioulasso, landets nest største by.