Ayrault ble født i 1950 i Maulévrier i Maine-et-Loire. Faren var fabrikkarbeider. Ayrault studerte tysk ved universitetet i Nantes og arbeidet deretter en periode som tysklærer. Denne utdanningsbakgrunnen skiller Ayrault fra mange andre franske topp-politikere som typisk har utdannelse fra de elitepregede Grandes écoles.