ทูลกระหม่อมหญิงอุบลรัตนราชกัญญา สิริวัฒนาพรรณวดี ประสูติเมื่อวันพฤหัสบดีที่ 5 เมษายน พ.ศ. 2494 ณ โรงพยาบาลมองชัวซีส์ เมืองโลซาน ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ เป็นพระราชธิดาพระองค์ใหญ่ในพระบาทสมเด็จพระมหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร กับสมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ พระบรมราชชนนีพันปีหลวง และเป็นพระโสทรเชษฐภคินีในพระบาทสมเด็จพระวชิรเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 10

เมื่อทรงพระเยาว์ ทรงเข้ารับการศึกษาขั้นต้นที่โรงเรียนจิตรลดา ก่อนจะเสด็จไปประทับ ณ ประเทศสหรัฐอเมริกา เพื่อทรงเข้าศึกษาต่อระดับปริญญาตรีจนสำเร็จ ณ สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ เมืองเคมบริดจ์ สหรัฐอเมริกา ในสาขาวิชาคณิตศาสตร์ และสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ ชีวเคมี (Bachelor of Science Degree in Bio-Chemistry) จากนั้น ทรงเข้ารับการศึกษาต่อ ณ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส สหรัฐอเมริกา ในสาขาวิชาสาธารณสุขศาสตร์ (Statistics and Public Health) จนสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโท