Ségolène Royal er datter av Jacques Royal (oberst i artilleriet) og Hélène Dehaye og vokste opp i et katolsk preget miljø. Fra 1960 til 1963 bodde familien på Martinique. Marie-Ségolène Royal var elev ved en internatskole drevet av St. Josefssøstrene av Cluny i Fort-de-France. Senere skolegang hadde hun i Charmes, deretter i Épinal. I 1971 var hun au pair i Dublin. Ved Université de Nancy tok hun lisensgrad i økonomivitenskaper.