حسن روحاني در سال ۱۳۲۷ در شهرستان سرخه در استان سمنان زاده شد. پدرحسن روحاني حاج اسدالله فريدون در بازار سمنان مغازه داشت و نماينده آيتالله بروجردي بو و به سبب مبارزات علني عليه رژيم پهلوي، نخستينبار در سال ۱۳۴۱ دستگير و به زندان افتاد و به دليل استمرار مبارزات تا پيروزي انقلاب اسلامي بيش از ۲۰ بار دستگير و زنداني شد. پدر و مادرش (سكينه پيوندي پيش از تولد حسن صاحب يك پسر و يك دختر ميشوند كه هر دو در كودكي درگذشتند. وي يك برادر و سه خواهر كوچكتر از خود هم دارد. برادرش حسين فريدون در نخستين روزهاي پيروزي انقلاب فرماندار نيشابور و روزگاري فرماندار كرج بود، سپس سفير جمهوري اسلامي ايران در مالزي شد و چند سال هم از سفراي ايران در سازمان ملل متحد بود و سپس مشاور وزير امور خارجه شد. حسين فريدون هم اكنون دستيار ارشد رئيس جمهور است.
سه خواهرش طوبي، فاطمه و طاهره نام دارند كه هر سه ازدواج كردهاند. بنا به گفته حسن روحاني وي از يازده سالگي با كار در دوره تابستان با كشاورزي و قاليبافي مخارج تحصيلش را تأمين ميكرد. مادر روحاني، سكينه پيوندي در ۲۹ اسفند ۱۳۹۳ درگذشت.
او داراي ۳ پسر و ۲ دختر است كه يكي از پسران وي (محمد روحاني) در سال ۱۳۷۶ درگذشته است. يكي از دختران حسن روحاني در اتريش زندگي ميكند. همسر روحاني، صاحبه عربي خانهدار است و به فعاليت سياسي و يا اجتماعي چنداني مشغول نيست.
روحاني در همايش بيمه سلامت همگاني در خردادماه ۱۳۹۳، مسئوليت پدرخواندگي دو كودك شيرخوار را برعهده گرفت.