Mao Yuanxin er sønn av Mao Zemin, som var lillebror til Mao Zedong. Mao Zemin var blitt medlem av det kinesiske kommunistpartiet i 1922, og ble drept av en krigsherre i 1943. Krigsherren var Sheng Shicai, guvernør av Xinjiang. Han hadde vært på linje med de kinesiske kommunistene og hadde først vært vennlig innstilt til Mao Zemin, men han skiftet side etter at Tyskland invaderte Sovjetunionen. Mao Yuanxins mor ble også arrestert, og Yuanxin ble født i fengsel. Mao Yuanxins mor giftet seg på nytt, men selv ble han oppdratt som del av sin onkels familie.