Nguyễn Thị Quang Thái sinh năm 1915 tại số nhà 132 Marechal Foch (nay là Phường Quang Trung), thành phố Vinh, Nghệ An. Thân phụ là ông Nguyễn Huy Bình, quê làng Nhân Chính (nay thuộc quận Thanh Xuân), Hà Nội. Mẹ là Đỗ Thị Thơ, quê ở xã Đức Tùng, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh. Vì nghề nghiệp của cha là viên chức hỏa xa nên gia đình phải theo ông đi từ nơi này qua nơi khác. Mẹ làm nghề buôn bán nhỏ phụ giúp cha để nuôi 7 người con.

Nguyễn Thị Quang Thái có chị gái là Nguyễn Thị Minh Khai, lớn hơn 5 tuổi. Năm 1927, Nguyễn Thị Minh Khai được thầy giáo Hà Huy Tập giác ngộ cách mạng nên chị được kết nạp vào Hội Hưng Nam và được bầu vào Ban chấp hành Đại tổ Hội Hưng Nam, phụ trách phụ nữ.

Hồ Mỹ Xuyên tên thật là Hồ Bá Bối, sinh ngày 02/4/1920 trong một gia đình - gia tộc có truyền thống khoa bảng và yêu nước lâu đời ở xã Quỳnh Đôi, huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An.

Hồ Mỹ Xuyên là con duy nhất của nhà cách mạng tiền bối Hồ Tùng Mậu và bà Nguyễn Thị Thảo, cháu đích tôn của Hồ Bá Kiện, một chí sỹ trong phong trào văn thân chống Pháp, chắt ngành trưởng của Hồ Bá Ôn, là quan Án Sát Nam Định dưới triều vua Tự Đức. Gia tộc Hồ Bá Ôn có 5 danh nhân cách mạng tầm cỡ quốc gia và 4 đời liệt sĩ, Hồ Mỹ Xuyên là liệt sĩ đời thứ tư. Ông hy sinh lúc mới 28 tuổi, để lại 3 người con sau này là cán bộ cao cấp của Đảng, Nhà nước: Hồ Anh Dũng, nguyên Tổng Giám đốc Đài Phát thanh - Truyền hình Việt Nam; Hồ Ngọc Hải, nguyên Phó Chủ tịch Viện khoa học xã hội Việt Nam; Hồ Đức Việt, nguyên Ủy viên Bộ Chính trị, Bí thư Trung ương Đảng, Trưởng ban Tổ chức Trung ương.