Den eldste var Owain Goch ap Gruffudd, og Llywelyn hadde to yngre brødre, Dafydd ap Gruffudd og Rhodri ap Gruffudd. Han hadde også tre søstre, Gwladus, Catherine og Margred. Llywelyn er antatt å ha vært født en gang rundt 1222 eller 1223. Han er første gang dokumentert om som en landeier i Vale of Clwyd rundt 1244.