Olaf Kristian Bernhard Birkeland ble født i Christiania som sønn av Reinert Tønnesen Birkeland (1838–99) og Inger Susanne Ege (1841–1913). Hans foreldre skrev fornavnet «Christian», men i voksen alder skrev han alltid «Kristian», og i publikasjoner «Kr. Birkeland» Farens slekt kom fra gården Birkeland i dagens Flekkefjord kommune, Agder . Birkelands far hadde solgt gården og flyttet til Christiania, og for pengene hadde han startet et firma for eksport og import, drev skipsfart, og etablerte en butikk. Firmaet gikk godt de første 20 årene, helt til myndighetene innførte handelssanksjoner.