Dilahirkan di Guadalajara, Jalisco, Sergio Pérez ialah anak bongsu kepada Antonio Pérez Garibay dan Marilu Pérez (nama lahir ialah Mendoza). Beliau mempunyai seorang kakak yang bernama Paola, dan seorang abang yang bernama Antonio, yang bertanding dalam kejuaraan NASCAR Toyota Series.[5]

Pérez dan Antonio ialah peminat bola sepak, dan pernah menyatakan bahawa mereka pernah berfikir tentang meninggalkan kerjaya sukan permotoran mereka untuk bermain secara profesional. Mereka berdua juga merupakan kawan kepada pemain bola sepak Mexico, Javier Hernández.[6] Dalam sebuah temu bual yang dilakukan pada tahun 2012 untuk laman sesawang rasmi Formula Satu, Pérez menyatakan bahawa jika beliau bukan seorang pemandu kereta lumba, beliau ingin menjadi seorang peguam.[7]

Pada bulan November 2012, Pérez melancarkan Yayasan Checo Pérez untuk membantu anak-anak yatim dan kanak-kanak yang menghidapi kanser. Kakaknya, Paola, menjadi Presiden yayasan tersebut.[8]