Sandemo var datter av forfatter Anders Underdal (1880–1973) og lærerinne Elsa (1892–1967) av den svenske adelsslekten Reuterskiöld. Sandemo hevdet at faren var uekte sønn av Bjørnstjerne Bjørnson. Sandemos mormor Eva (1864–1949) tilhørte greveslekten Oxenstierna af Korsholm och Wasa.