Grev Otto zu Stolberg-Wernigerode ble født 30. oktober 1837 som sønn av arvegreven Hermann og grevinne Emma zu Erbach-Fürstenau på et slott i hessiske Gedern. Hans far døde, kun 39 år gammel, kort før hans fireårsdag. Han gikk på gymnasiet i Duisburg, studerte jus og forvaltningsvitenskap ved universitetene i Göttingen og Heidelberg og tjenestegjorde fra 1859 til 1861 som offiser i kavaleriet i den prøyssiske armé. To år senere giftet han seg med den 26-årige prinsesse Anna Reuss, som skjenket ham fire sønner og to døtre.