Bethmann Hollweg var sønn av den prøyssiske embedsmann Felix von Bethmann Hollweg. Bestefaren var August von Bethmann Hollweg, som hadde vært en fremtredende jurist, rektor for Humboldtuniversitetet i Berlin og prøyssisk kulturminister. Oldefar var Johann Jakob Hollweg, som hadde giftet seg med en datter av den velstående kristne frankfurterske bankierfamilien Bethmann, som hadde grunnlagt sitt bankforetak i 1748.