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沈括，字存中，宋代钱塘（今浙江杭州）人。
《宋史》卷331《沈括传》中说：“元祐初，徙秀州，继以光禄少卿分司，居润八年卒，年六十五。”没有明确记载沈括的生卒年。关于这一点，史学界一直存在着争议，主要有四种说法
，本书采信我国著名科学史家胡道静先生的观点，即沈括的生卒年为宋仁宗天圣九年至宋哲宗绍圣二年（1031—1095）。
沈括的父亲沈周，字望之，幼年丧父，与兄长沈同相依为命。沈周这一辈以上，钱塘沈氏家族从五代十国以来，几乎没有人出仕从政，只有沈括的曾祖父，曾经做过大理寺丞。沈家兄弟并没有因为家庭的不幸而沉沦，他们互相勉励，发奋读书，先后得中进士，钱塘沈氏一族从此得以振兴。沈周官至太常寺少卿，分司南京。
沈括后来多次对人提及自己的家世，都自认为是出身寒门。例如，他在《谢谪授秀州团练副使表》一文中说：
伏念臣出自寒门，苟循世绪，虺隤白首，无一亩以退耕；黾勉清时，希斗食以自禄。
在《答崔肇书》一文中，他又说：
复不幸家贫，亟于禄仕。
类似的说法，不一而足，都印证了他的家世普通，社会地位不能算高，整个家庭的生活需靠做官所得的俸禄来维持。
沈周潜心钻研儒学，于大中祥符八年（1015）进士及第，被授职汉阳军汉阳县（今湖北武汉汉阳）县掾，后历任简州平泉县（今四川简阳）知县、苏州通判、侍御史等职，又先后出知润州（今江苏镇江）、泉州、明州（今浙江宁波），晚年以太常寺少卿，分司南京（今河南商丘）。一生辗转各地，于皇祐三年（1051）去世，享年七十四岁。
沈周为人宽厚，是一位忠于职守、廉洁自律的好官。在长达三十多年的仕宦生涯中，他共计任官十三处，从未因违法违纪而受到吏部的记过处分，这在当时的官场非常难得。他每到一地都尽心尽力，以德为治，深受百姓拥戴。当他调离平泉县后，当地的老百姓将他在任期间所做的一桩桩实事都刻在石碑上，以表达对这位父母官的敬爱与怀念。王安石对沈周的评价是“廉静宽慎，貌和而内有守”，他在给沈周撰写的墓志铭中写道：
其为治取简易，讼有可已者，辄谕以义，使归思之，狱以故少。泉州旧多盗，日暮市门尽闭，禁民勿往来。公至，除其禁，而盗亦以止。佐开封，讼数年不遣者以百数，公断治立尽。尝代其尹争狱于上，大臣为公自绌。三司使请铸大钱，下其书议，议者无敢忤。公为其判官，独曰：坏四钱为之可以当十，民盗变旧钱且尽铸之，为诱民死耳，不如无铸。议上，如公言。于是，天子以江东之按察为已悉，闻公宽厚，即以为使，尽岁无所劾，而部亦以治称。
从王安石的这段记述中可以看出，沈周非常关心民生疾苦，体恤民情。他在任上一直恪守为官的本分，尽力做好每一件事，从不愿生事以加重百姓的负担。在处理民间纠纷时，也尽可能不动用刑罚，而是晓之以理，动之以情，用自己的诚意去化解矛盾。沈周对百姓体恤爱抚，对工作兢兢业业，在各地都取得了很好的治绩。沈括从小跟随在父亲身边，父亲对工作勤恳负责的态度以及对百姓的体恤爱抚之情，都在潜移默化中影响着他。
■ （宋） 张择端 《清明上河图》（局部）
沈括的母亲许氏出身于苏州一个官僚士大夫家庭，她的祖父许延寿官至刑部尚书，父亲许仲容曾经担任太子洗马。许仲容至少养育了四个孩子
，许氏是他最小的女儿，自然倍受宠爱。许氏有一位哥哥名叫许洞，是北宋前期著名的战略家和军事家。许洞从小就爱舞刀挥剑，练习弓矢击刺之术，还精通《左传》；成年后考中进士，到各地做官，以文章政事知名于时，撰写的《虎钤经》是我国历史上一部重要的军事理论著作。许氏自幼聪慧好学，知书达理，对自己这位能文能武的哥哥非常敬重。她经常仔细研读哥哥写的文章，有些甚至能够背诵。许洞的文才武略和军事思想对许氏产生了很大的影响，而许氏又将这种影响渗透到对两个儿子的教育中。
许氏是一位善良贤淑的女性，对自己的父母非常孝顺，每天都要服侍他们安寝后才去休息。她嫁给沈周后，就一直跟随丈夫奔波迁徙，相夫教子，操持家业。曾巩在为许氏撰写的墓志铭中说：
（夫人）既嫁，惇行孝谨，宜于其家。其夫为吏有名称，夫人实相之。及春秋高，于内外属为高曾辈行，而慈幼字微，愈久弥笃，故亲疏怀附，无有恶斁……子曰披，国子博士，有吏材；曰括，扬州司理参军、馆阁校勘，有文学。其幼，皆夫人所自教也。
许氏的贤淑与才学不仅帮助丈夫在事业上取得了成功，使他能以清正廉洁著称于世，而且她的日常言行也一直感染、影响着自己的子女与身边的亲属。俗话说“家和万事兴”，一个家庭中的主要女性发挥的作用是至关重要的，她可以维系这个家庭的和睦与安宁。
沈括就出生在这样一个充满爱心、温暖和睦的家庭中，并在父母的悉心爱护、谆谆教诲与家传学养的熏陶下逐渐长大成人。
宋仁宗天圣九年（1031），沈括降临人世。那年，父亲沈周55岁，母亲许氏47岁，沈括的出生给整个家庭带来了无尽的欢乐。沈括先天体质较弱，这也使他得到了父母更多的疼爱与关怀。
与多数官宦人家子弟不同，幼年的沈括并没有进入学堂或是拜师学业，他与兄长沈披从小都是由母亲许氏在家亲自教导的。许氏没有向他们过多、过早地灌输诸如登第入仕、光耀门庭之类的世俗观念，而是给予他们足够的自由发展的空间，让他们亲近自然，接触社会，并努力去发掘、培养他们探寻知识的兴趣。可以说，沈括的童年是在一个无忧无虑、比较开放自由的轻松环境中度过的。
由于沈周长年在各地任职，四处奔波，因此沈括从小跟随父亲到过很多地方。每到一地，沈括都被当地独特的自然风貌和民风民俗所深深吸引，一直充满着强烈的好奇心与探索欲。
沈括不到7岁时，跟随担任侍御史的父亲住在京城开封。在那里，他对当地民间召“紫姑”的习俗颇感兴趣，晚年还将此事记录于《梦溪笔谈》中。
“紫姑”是唐朝开始才有的厕神，是中国古代神祇中比较“年轻”的一个。唐宋以来，元宵灯节降紫姑神谕成为民俗。据沈括在《梦溪笔谈》中记载，他小时候看到小伙伴们随时随地召紫姑降谕作游戏。景祐年间，太常卿博士王纶在家中设宴请紫姑神，沈括也应邀随父亲一同赴宴。
这是目前所能见到的有关沈括童年生活的最早记录
。无论这段记述是否有科学依据，是否可信，从中都可以看出这件事确实给年幼的沈括留下了非常深刻的印象，令他难以忘怀，以至于他晚年退居梦溪园时仍记忆犹新。从另一个角度来看，幼年的沈括就已经显现出超过一般同龄孩子的强烈的求知欲，他总是对周围的人和事怀有浓厚的兴趣。正是这种对自然和社会的广泛兴趣促成了沈括在自然科学、人文科学等诸多领域的成就。