Dietrich Bonhoeffer ble født som det sjette av Karl Bonhoeffers og Paula von Hases åtte barn. Hans far var en av sin tids førende psykiatere og nevrologer. Familien hadde mange kontakter innen den tyske offisersklassen. I 1911 flyttet familien til Berlin, der Bonhoeffer avla grunneksamen ved Berliner Grunewald-Gymnasium i 1923. Deretter begynte han på teologistudiet i Tübingen. Dette gjorde han unna på langt under normal tid, og fikk sin eksamen som 21-åring.