Palvin Barbara szülei Palvin István és Palvin Ágnes, akik budapesti származásúak. A család egy idő után Ceglédbercelre költözött, ahol ma is egy 6 hektáros birtokot vezetnek, és többnyire visszavonultan élnek.
Édesapja, István, támogató háttérként kísérte lánya nemzetközi karrierjét – ő volt az, aki a kezdetektől ösztönözte Barbarát, hogy kövesse az álmait, miközben a tanulásra is hangsúlyt fektessen.
Édesanyja, Ágnes, a modell gyerekkorában is mindig mellette állt, és a családi értékeket, az emberi szerénységet erősítette benne.
Barbi egy nővérrel, Palvin Anitával nőtt fel, akivel szoros, baráti kapcsolatot ápol. A modell korábban elárulta, hogy a családi összetartás és neveltetése adta meg számára azt a stabilitást, ami segítette a nemzetközi modellvilágban is megőrizni önazonosságát.