Beliau dilahirkan di No. 18, Lorong Kilang Ais, Seberang Perak, Alor Setar, Kedah. Pada hari Jumaat tanggal 10 Julai 1925[20] dan merupakan anak bongsu daripada 10 adik-beradik (5 lelaki, 5 perempuan) kepada pasangan Mohamed bin Iskandar dan Wan Tempawan binti Wan Hanapi. Tarikh lahir beliau yang didaftarkan pada 20 Disember 1925 (kesemua adik-beradik beliau didaftarkan lahir pada Disember) oleh bapanya ialah untuk memudahkan urusan pendaftaran persekolahan.[3]

Bapa Mahathir, Mohamad bin Iskandar berasal dari Pulau Pinang,[21] seorang Melayu dengan nenek moyang India dari negeri selatan India Kerala, manakala ibunya Wan Tempawan, berasal dari Kedah, masing-masing berketurunan Melayu. Satu aspek kelahiran Mahathir telah membawanya: beliau tidak dilahirkan ke dalam golongan bangsawan atau keluarga agama atau politik yang menonjol, bapa Mahathir ialah seorang pengetua sekolah rendah status sosio-ekonomi yang bermakna anak-anak perempuannya tidak dapat mendaftar di sekolah menengah, manakala Wan Tempawan hanya mempunyai hubungan yang jauh dengan kerabat Kedah. Kedua-dua ibu bapanya telah berkahwin sebelum ini; Mahathir mempunyai empat orang adik-beradik tiri dan lima orang adik-beradik kandung.[22]