สมเด็จพระศรีนครินทราบรมราชชนนี มีนามเดิมว่า สังวาลย์ เป็นบุตรของชูและคำ[note 1] มีพี่ชายและพี่สาวไม่ปรากฏนามสองคน และมีน้องชายหนึ่งคนชื่อ ถมยา ชูกระมล เมื่อสังวาลย์เข้าศึกษาต่อต่างประเทศซึ่งจำต้องใช้ชื่อสกุลในหนังสือเดินทาง จึงได้ใช้นามสกุลของขุนสงขลานครินทร์ (หลี ตะละภัฏ) ข้าราชบริพารคนหนึ่งของสมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอ เจ้าฟ้ามหิดลอดุลเดช กรมขุนสงขลานครินทร์
หลังการอภิเษกสมรสกับสมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอ เจ้าฟ้ามหิดลอดุลเดช กรมขุนสงขลานครินทร์ จึงมีบรรดาศักดิ์เป็น "หม่อมสังวาลย์ มหิดล ณ อยุธยา" และได้รับการสถาปนาพระอิสริยยศสูงสุดที่ สมเด็จพระบรมราชชนนี พระราชชนนีในพระบาทสมเด็จพระปรเมนทรมหาอานันทมหิดล พระอัฐมรามาธิบดินทร และพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช
ชู — เกิดปีใดไม่ปรากฏ เป็นบุตรคนโตของคหบดีชุ่มแต่ไม่ปรากฏนามมารดา แหล่งข้อมูลบางแห่งว่ามารดาชื่อ ใย มีพี่น้องร่วมมารดาจำนวนหนึ่ง และมีพี่น้องต่างมารดาอีกสองคน ชูมีอาชีพเป็นช่างทอง มีนิวาสถานเดิมใกล้วัดอนงคาราม ฐานะของครอบครัวค่อนข้างดี ชูเสียชีวิตลงขณะที่สมเด็จพระศรีนครินทราบรมราชชนนียังเยาว์ชันษา
คำ — เกิดปีใดหรือชื่อสกุลเดิมใดไม่ปรากฏ มีมารดาชื่อผาแต่ไม่ปรากฏนามบิดา เป็นบุตรคนเล็กจากพี่น้องทั้งหมด 5 คน ฐานะทางการเงินของครอบครัวไม่ดีนักเมื่อเทียบกับครอบครัวสามี คำถือเป็นคนเดียวในกระบวนพี่น้องที่อ่านออกเขียนได้และสอนให้บุตรทั้งสองอ่านหนังสือ คำล้มป่วยที่บ้านของพี่สาวชื่อมา โสพจน์ ย่านมีนบุรีก่อนกลับมาสิ้นใจที่บ้านฝั่งธนบุรีช่วงปี พ.ศ. 2452 ขณะนั้นสมเด็จพระศรีนครินทราบรมราชชนนีมีพระชันษาได้เพียง 9 ปี
ชู ประกอบอาชีพเป็นช่างทอง มีห้องยกพื้นและเตากลม ๆ หนึ่งเตาสำหรับทำทองโดยมีคำ และซ้วย (พี่สาวของคำ) เป็นลูกมือทำทอง แต่หลังการมรณกรรมของชู ทางครอบครัวก็มิได้ทำทองอีกต่อไป ครอบครัวก็มีฐานะยากจน สมเด็จพระศรีนครินทราบรมราชชนนีจำต้องออกจากโรงเรียนศึกษานารีเพราะไม่มีเงินพอที่จะจ่ายค่าเล่าเรียน และเมื่อจำเริญวัยขึ้นก็ทรงช่วยซ้วยซึ่งเป็นป้ามวนบุหรี่ขาย
ชุ่ม บิดาของชู และเป็นปู่ของสมเด็จพระศรีนครินทราบรมราชชนนีนั้นเป็นคหบดี มีเชื้อสายผู้ดีเก่าย่านตึกขาว ธนบุรี ติดกับตรอกช่างทอง เชื่อว่าต้นสายของครอบครัวน่าจะมาจากนโยบายรวบรวมช่างทองและนากของสมเด็จเจ้าพระยาบรมมหาพิไชยญาติ (ทัต บุนนาค) ผู้สืบสันดานจึงประกอบกิจสืบทอดมา ครอบครัวมีฐานะดี ชุ่มมีบุตรจำนวนหนึ่งหาทราบจำนวนได้ บุตรสาวคนหนึ่งของชุ่มที่ชื่อจาดสมรสกับชาวจีนที่มีบรรดาศักดิ์เป็น หลวงสโมสรฯ และลูกคนหนึ่งของจาดชื่อชื่นเป็นพ่อค้าสุรา
สมเด็จพระศรีนครินทราบรมราชชนนีทรงระบุว่า พระญาติของพระชนนีคำบางคนบอกว่าต้นสายตระกูลมาจากเวียงจันทน์ ทั้งยังทรงเห็นว่าที่บ้านของพระองค์ก็นิยมรับประทานข้าวเหนียว ทั้งนี้ชุมชนที่ทรงพำนักในวัยเยาว์นั้นก็เคยเป็นที่ตั้งถิ่นฐานของชาวลาวที่มีฝีมือเชิงช่างทองและนาก อาจเป็นไปได้ที่พระองค์จะมีเชื้อสายลาว ครอบครัวของผาเป็นครอบครัวใหญ่ ผามีพี่น้อง 6 คน และมีลูก 5 คน โดยคำเป็นบุตรคนเล็ก ฐานะของครอบครัวไม่ดีนักเมื่อเทียบกับครอบครัวของชูสามีของคำ ด้วยเหตุนี้ครอบครัวทั้งสองจึงไม่ไปมาหาสู่กัน เพราะไม่พอใจที่ชูมาสมรสกับคำที่ยากจนกว่า
สมเด็จพระศรีนครินทราบรมราชชนนีมีลูกของลูกพี่ลูกน้องคนหนึ่งเมื่อนับจากฝ่ายพระมารดาที่ทรงรับมาอุปการะคือ บุญเรือน โสพจน์ ที่ต่อมาได้สมรสกับ พลเอก ชาติชาย ชุณหะวัณ
