Espen Barth Eide ble født 1. mai 1964. Han er sønn av jurist og menneskerettighetsekspert Asbjørn Eide og ernæringsprofessor Wenche Barth Eide. Else Margarete Barth var hans tante. Han vokste opp på Vinderen i Oslo. Etter examen artium ved Oslo katedralskole ble han cand.polit. i statsvitenskap ved Universitetet i Oslo i 1993. I 1991 var han utvekslingsstudent ved Det frie universitet i Barcelona i Spania. Eide var prosjektleder 1991–1993 og generalsekretær 1992–1993 i Europabevegelsen. I 1993 ble han forsker ved Norsk utenrikspolitisk institutt (NUPI), hvor han ledet FN-programmet 1996–2000 og avdelingen for internasjonal politikk 2002–2005.