Chuck Norris era nato a Ryan, in Oklahoma. Era figlio di Wilma (nata Scarberry) e Ray Norris, che nella vita aveva svolto le professioni di meccanico, autista di autobus e camionista. Norris ha origini inglesi e, in misura minore, scozzesi, gallesi e tedesche; si dice che abbia anche radici Cherokee.
Il suo nome gli fu dato in onore di Carlos Berry, il pastore di suo padre. Ha due fratelli minori, Wieland (deceduto) e Aaron (produttore cinematografico di Hollywood). Quando Norris aveva sedici anni, i suoi genitori divorziarono e in seguito si trasferì a Prairie Village, in Kansas, e poi a Torrance, in California, con la madre e i fratelli. Norris ha descritto la sua infanzia come difficile. Non era atletico, era timido e aveva un rendimento scolastico mediocre.
Norris si sposò il 29 dicembre 1958 con Dianne Holechek, conosciuta al liceo. La coppia ebbe due figli: Mike, nato il 4 ottobre 1962, ed Eric, nato il 20 maggio 1964, che diventerà regista e sceneggiatore. Nel 1963 Norris ebbe anche una figlia, Dina, nata da una relazione extraconiugale. Nel 1989 Norris e Holechek divorziarono. Il 22 settembre 2004, all'Enternainment Tonight, Norris ha rivelato che sua figlia Dina è frutto di una relazione extraconiugale. L'ha incontrata soltanto quando lei aveva 26 anni, anche se lei stessa sapeva che Norris fosse suo padre da quando ne aveva 16; Dina informò il padre inviandogli una lettera a casa sua per dirgli la verità. Chuck Norris si risposò il 28 novembre 1998 vicino a Dallas con la modella Gena O'Kelley; la coppia ebbe due gemelli, nati il 30 agosto 2001, di nome Dakota Alan e Danilee Kelly.
