Deniz Gezmiş, 27 Şubat 1947'de Ankara'nın Ayaş ilçesinde doğdu. Dedeleri Rize'nin İkizdere ilçesine bağlı Cimil köyündendir, kökleri Konya'dan bir vesile ile göç etmek zorunda kalmış. Babası Ilıca (yeni adı: Aziziye), Erzurum nüfusuna kayıtlı ilköğretim müfettişi Cemil Gezmiş, annesi ise Erzurum'un Tortum ilçesinden ilkokul öğretmeni Mukaddes Gezmiş'tir. Ailenin üç erkek çocuğundan ikincisidir. Ağabeyi Bora Gezmiş, hukuk fakültesinden ayrılıp bankacılık yapmıştır. Kardeşi Hamdi Gezmiş ise, mali müşavirdir.
Gezmiş, ilk ve ortaöğrenimini Sivas'ta, liseyi İstanbul'da Haydarpaşa Lisesi'nde okudu. Henüz lise öğrencisiyken sol düşünceyle tanıştı ve kendini dönemin eylemleri içinde buldu.
