Hollande ble født i Rouen i 1954. Hans far Georges Hollande var lege og stilte i 1959 som kandidat i et lokalvalg for et ytre-høyre parti. Hans mor Nicole Tribert var sosialarbeider og stemte sosialistisk. I 1969, da Hollande var 13 år, flyttet familien til den rike forstaden Neuilly utenfor Paris. Navnet Hollande er antatt å stamme fra kalvinistiske forfedre som flyktet fra Nederland til Frankrike på femtenhundretallet. Hollande vokste opp som katolikk.