Guttenbergs farfar, Karl Theodor Freiherr von und zu Guttenberg (1921–1972), var også CSU-politiker og statssekretær. Bestemoren, Rosa Sophie Prinzessin von Arenberg (født 1922), tilhører fyrsteslekten Arenberg. Guttenbergs far er dirigenten Enoch zu Guttenberg, som var eier av vingodset Reichsrat von Buhl, og moren er Christiane Henkell-von Ribbentrop (født 1951), en datter av Jakob Graf und Edler Herr von und zu Eltz gen. Faust von Stromberg (en tidligere leder for vinbondeforbundet i Rheingau, som var kroatisk politiker og parlamentsmedlem på 1990-tallet, kjent som greven av Vukovar i Kroatia) og Ladislaja Freiin Mayr von Melnhof (født 1920). Foreldrene ble skilt i 1977, og i 1985 giftet moren seg på nytt med Adolf von Ribbentrop (født 1935), en sønn av utenriksminister Joachim von Ribbentrop.