Kepler sinh ngày 27 tháng 12 năm 1571 tại thành phố tự trị Weil der Stadt thuộc Đế quốc La Mã Thần thánh (nay là một phần thuộc vùng Stuttgart ở bang Baden-Württemberg của nước Đức, cách trung tâm Stuttgart 30 km về phía tây). Ông nội ông từng là Thị trưởng thành phố, nhưng lúc Johannes ra đời, gia đình đang rơi vào cảnh khánh kiệt. Kepler là con cả trong số 7 người con của mẹ ông, nhưng ba trong số đó chết yểu. Người cha kiếm sống bấp bênh với nghề lính đánh thuê, rời bỏ gia đình khi Johannes mới năm tuổi và về sau được cho là đã chết trong Chiến tranh tám mươi năm ở Hà Lan. Mẹ ông, con gái một chủ quán trọ, là một thầy thuốc chữa bệnh bằng thảo dược và về sau bị kết án là phù thuỷ. Do đẻ non, Johannes từ bé đã yếu ớt và hay ốm đau. Bù lại Kepler thông minh hơn người và người ta kể lại rằng khi còn nhỏ, cậu thường làm những khách trọ ở nhà ông ngoại ngạc nhiên vì khả năng toán học kỳ lạ của mình.