據現存的陳獨秀家譜記載，大約在南宋末期，江西九江“義門陳”陳旺公系下后裔陳汝心公一房，分徙到安徽省懷寧縣（縣治在今天的安慶市區），最后在懷寧縣棕陽門外金錠橋大江一帶的柳林灣安家落戶，其地很可能陳獨秀《實庵自傳》中所寫的淥水鄉，離現在安慶著名的迎江寺不遠。陳汝心公可算是懷寧陳氏家族的始祖。

到了陳獨秀這一代，陳氏在懷寧已經生活了19代，所以章士釗在談到陳獨秀的出身時，曾說：“陳獨秀，懷寧世家子，自幼讀書有聲。”

在陳獨秀父親之前的18代，陳氏世代以業儒為生，“而功名俱未顯”。所以陳獨秀在《自傳》中曾自嘲地說：”我們這門姓陳的，在懷寧本是一個小戶人家，紳士們是瞧不起的。在“萬般皆下品，惟有讀書高”的古代，即使陳家的經濟水平不差，但沒有科舉功名，在當時也是被人看輕的。

陳獨秀的祖父名章旭（1819-1889），字太占，亦字曉峰，靠著捐銀納粟，獲得了鹽提舉銜候選知縣的名頭，但實際上從未放過實缺，一生以教書或作幕僚為職業，陳獨秀稱他為“白胡子爹爹”（安慶口語，稱祖父為“爹爹”）。

這位“白胡子爹爹”，“精明強干……學問極其深醇，周濟極其慷慨”，在家族中具有崇高地位，但性性暴躁，又有潔癖，極愛清靜，誰講話、走路，聲音大了，他張口就罵，為此，家族的人都特別怕他。以至于常被鄉人用作嚇唬小孩的“利器”，如果小孩子哭鬧不止，大人們便嚇唬說：“白胡子爹爹來了。”這時，正在哭的小孩立馬停住，不敢再哭鬧了。

大約在陳獨秀六歲左右，祖父承擔起對他的教育之責。他對陳獨秀讀書非常嚴厲，如果孫子讀書不用功，他便非常生氣，對陳獨秀非打即罵。這種家長制作風，給年幼的陳獨秀留下了深刻的印象，后來人們常說陳獨秀性格暴躁，有家長制作風，想必其中也有其祖父的影響吧。

陳獨秀的祖母勞氏（1824-1870），系懷寧勞秉全之女。

到了陳獨秀的父輩這一代，陳家始不斷地有人中試，或為秀才，或為舉人，有了功名，陳家才在地方上聲名漸著。

陳獨秀的大伯父名衍藩（1841-1861），字靄亭，亦以捐資的方式獲得陜西候補直隸州之虛銜。太平軍攻占安慶期間，投筆從戎。后離軍歸家途中，被太平軍刺傷而死。

二伯父名衍藻，生于1846年，早殤，卒年失考。

陳獨秀的生父名衍中（1848-1881），字象五，優廩貢生，江蘇補用府經歷。讀書刻苦，后中秀才。為人”天性最厚，親友困乏者，解衣衣之，推食食之。”自中秀才后，“文名日甚，四方來學者日眾……皖中知名士，半出其門焉”。一生主要以教書為業，足跡達桐城、蘇州等地。

1881年，蘇州瘟疫流行，象五染疾，卒于蘇州懷寧會館，年僅34，其時獨秀尚不滿兩周歲。幼年喪父，可以說是人生的一大不幸，所以他在《實庵自傳》的第一章即標題為《沒有父親的孩子》。

幾十年后，這位“沒有父親的孩子”，高舉“科學”與“民主”的大旗，批判封建綱常名教，而名滿天下，但同時也受到了一些封建衛道者的攻擊、詆毀，一時間就傳出了謠言，說他組織了“討父團”。

1921年，陳獨秀應廣東省長陳炯明之聘，出任廣東省教育委員會委員長，在一次宴會上，陳炯明忽然問他：“外間說你組織什么‘討父團’，真有此事嗎？”陳獨秀聽后，幽默地回答道：“我的兒子有資格組織這一團體，我連參加的資格都沒有。”這個詼諧的回答，使得在座的所有人聽后，都哈哈大笑起來。從這件小事上，我們可以看出，陳獨秀雖然性情剛烈，但天性中自有一種曠達、率真，且極富幽默和風趣。

陳獨秀的生母查氏（1852-1899），生性善良，有一副菩薩心腸，鄉人有急難，她遂慷慨解囊，盡力相助，在親友中有“女丈夫”之稱。

陳獨秀兄妹四人，他最小。其大姐生于1870年，嫁商人吳向榮，晚年居江津，1939年去世。二姐生于1871年，嫁畫家姜筠之侄超甫，1920年去世。

大哥譜名慶元（1872-1909），官名健生，字孟吉。讀書其為用功，后中秀才。為人天性善良，陳獨秀在《自傳》中稱他為“一個阿彌陀佛的大哥”。在祖父去世后，這位被陳獨秀稱為“阿彌陀佛的大哥”，便承擔起教育陳獨秀的職責來，他盡心盡力，對陳獨秀的成才起了很大的作用。

陳獨秀的叔父名衍庶（1851-1913），字昔凡，光緒元年（1875）恩科舉人，歷任東北懷德、柳河知縣，署奉天（今遼寧）府軍糧同知，代理新民府知府，升道員。

陳衍庶在東北任職時，正值日俄戰爭爆發，中國商人趁機販運馬匹以獲暴利，而馬匹經過陳衍庶的管轄之地，要抽取牲口稅，并且無須再上繳國稅，因而大部分便進了陳的腰包，很快他就腰纏萬貫，成了安慶令人刮目相看的大戶。

有了大量的錢財后，陳衍庶在遼寧彰武縣、安徽貴池等地大置田產，而且還在北京的琉璃廠投資開設了頗有名氣的“崇古齋”古玩鋪，并在奉天、上海等地設有分店。可以說，陳家一時成為了懷寧的巨富。

陳衍庶雖然名利顯赫，但也有一件不稱心的事。他先后娶妻3房，但均未生一子。為使陳家大業后繼有人，他看中了其兄次子陳獨秀。當時，17歲的陳獨秀在安慶參加府試，一舉便取得了秀才第一名，這使得陳衍庶認為他將來前程一定遠大。于是，在家族的商議下，陳獨秀就過繼給叔父陳衍庶為嗣子，并在陳家祠堂辦理了過繼的正式手續。

陳衍庶有很高深的文化修養，在書畫方面造詣頗深，酷愛收藏。他很喜歡聰明的陳獨秀，到東北上任時，把陳獨秀帶在身邊，做些文書工作，并親自教導其讀書識禮，對他抱有很大希望。他一再對陳獨秀說:“不得功名，何以為官？要想出人頭地，就得先苦讀幾年，把書念好！”

陳獨秀自幼就性格剛烈，特立獨行，迥異于常人，雖有家財萬貫，卻不愿意做一個衣來伸手、飯來張口的“華胄公子”。作為陳衍庶的嗣子，繼承家產本是理所當然的。然而，陳獨秀自參加革命后，屢說自己是個從小“沒有父親的孩子”，從不提起官運亨通的嗣父，即使在《自傳》中也只字未提。他走南闖北，寧愿過著窮困的“寒士”生活，也不愿依賴嗣父的財產為生。對于家業興衰他也毫不關心。

此外，由于陳獨秀與結發妻的同父異母妹自幼相愛，而被陳衍庶視為有悖人倫，丟了陳氏的臉面，從而被趕出家門，不得不在外過著自食其力的生活。

同時，由于陳獨秀四處奔波革命，屢遭反動當局的迫害與通緝，致使家庭多次遭受牽連，這也使得嗣父陳衍庶深感頭痛。

他認為自己是朝廷的命官，而自己的嗣子偏偏是個“不忠不孝”的“亂臣逆子”，是康黨、亂黨、革命黨，一心要推翻腐朽的滿清王朝和北洋軍閥。這種行為，在他心里，實屬大逆不道。由此，這對嗣父、嗣子的關系日漸惡化，最后至于互不相認。