Mommsen ble født i Slesvig (Schleswig), som på den tiden var i personalunion med Danmark. Faren, Jens Mommsen, var fra 1821 prest i Oldesloe (Holstein), og i denne byen vokste Theodor opp sammen med sine fem yngre søsken. Faren interesse for antikkens klassikere smittet tidlig over på barna.