Rousseffs far, Pedro Rousseff (opprinnelig Petar Rusev), var opprinnelig fra Bulgaria, men måtte flykte i 1929 på grunn av kommunistisk aktivitet. I Brasil møtte han Dilma Jane Silva og de fikk tre barn, hvorav Dilma Vana er den midterste. Hun vokste opp i øvre middelklasse og gikk på skole, først på en kostskole drevet av nonner, så på offentlig videregående.