Domenico Serafini stammet fra gammel adel og var sønn av Luigi Serafini og Costanza Di Pietro. Hans bestefar på morssiden, Giovanni Di Pietro, var en konsistorialadvokat som, etter at han ble enkemann, ble presteviet og utnevnt til i av pave Gregor XVI. På farssiden var Domenico i slekt til markgreven Camillo Serafini, som tjenestegjorde som Vatikanstatens første og eneste guvernør (1929–1952).