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1930年2月4日（农历正月初六），顾诵芬出生于江苏省苏州市严衙前（今十梓街）一座大宅院里。这所住处是顾诵芬的曾祖父顾祖庆（1859—1919）在20世纪初买下的。此后数十年，原有的院落因曾经住进几十户人家而被分割得支离破碎，如今住户已全部搬出，顾廷龙故居经修缮，老宅基本恢复了原貌，可见当年苏州传统大型民居中家族的显赫。
1922年，顾诵芬的父亲顾廷龙就在这里迎娶了苏州城里另一名门望族——潘氏家族潘亨谷的女儿潘承圭。那一年，顾廷龙18岁，潘承圭17岁。翌年，他们的第一个儿子顾诵诗出生。顾廷龙全家与其他顾氏亲眷一直住在这里，直到7年后次子顾诵芬出生。
1924年，时年20岁的顾廷龙考取了南洋大学机械系，但他对数学物理并无兴趣，随即弃理从文，转而进入由清末民初民主革命家、思想家、著名学者章太炎主办的国民大学商科经济系，继而又转入国文系，走上金石目录治学之路。1930年时，他还转入持志大学国学系。
1931年，就在次子顾诵芬度过周岁生日后不久，顾廷龙考入燕京大学研究院国文系，负笈北上；1932年修业期满，获文学硕士学位。暑假顾廷龙回苏州省亲，父亲顾元昌对顾廷龙的叮嘱是：“尔学程上虽告一结束，实于学业方为发轫，毋以一得自封。故都人文荟萃，足资请益，可图深造。”“遂命秋后继续北上。”毕业后，顾廷龙受聘于燕京大学图书馆，主要任务是为图书馆采购图书，同时担任美国哈佛大学燕京图书馆驻北平采访处主任。
论艺术造诣，顾廷龙年轻时的书法已经很有成就。顾元昌当时在苏州振华女校（今苏州十中）等校任书法教师，当时的振华女校在十全街，与严衙前相隔不远。有时顾元昌身体欠佳，就让顾廷龙代他去给学生上课。顾诵芬记得当时请祖父写字的人很多，祖父写不过来，就由父亲代笔。他讲过：“我祖父非常重视书法，我3岁的时候他给人家写对联，硬是把着我的手让我写。”
顾诵芬的母亲身体柔弱，每年春季都会有一段时间卧床养病。1933年10月7日，祖父顾元昌由于肝胆疾病加剧去世，享年58岁。家中遭此变故，虽有保姆照看，但母亲还是放心不下，于是将顾诵芬送给自己的母亲照顾。
顾诵芬对这一段经历记得很清楚：“我大概3岁的时候母亲就把我放在外祖母那里，在外祖母家里住，外祖母管我。外祖父去世很早，我外祖母信佛，很虔诚，她有个女佣也信佛。我去了以后跟外祖母睡一张床，那个女佣管我。外祖母家的房子比我们家还要大，还有假山，有鱼池。”
在外祖母家住的时间虽然不长，但还是给顾诵芬留下了不少记忆。那是在苏州相当阔气的一个家庭。因外祖父去世很早，家庭主要靠顾诵芬的大舅舅潘承厚支撑。潘承厚16岁就当家了，文采也很好，能画画，也能写字。他们都由私塾老师教学，念的古文很多。外祖母家的老二就是顾诵芬的母亲。老三潘承弼也是研究国学的，后来就到合众图书馆去了，有很深的文学底子。他也是章太炎的学生，在国学专修学校念的书。
顾诵芬回忆苏州老家的生活时认为，自己的家庭背景就是这样，在旧社会也没有吃不饱的时候，而且还能把他们在乡下的田租给村民，村民每年秋天来交粮交钱，以此维持这个家。战争来临时人们生活受到很大影响，佃租也收不上多少了，所以顾诵芬父亲那一代都去找工作谋生。
事实上，顾诵芬的家学也并非全都很“文艺”。比如父亲的亲弟弟顾廷凤是学机械的，跟顾诵芬的老师曹鹤荪、王宏基都是同学，他念了两年多大学，没念完。“我的绘图仪就是他传下来的，很不错的德国货，鸭嘴笔做得很精密，可以画很细的线，国产的做不到。现在买不着那个了。”顾诵芬记得这件宝贝。
叔叔顾廷凤英文比较好，也经常在报刊上发表文章，结果被上海的《密勒氏评论报》（ The China Weekly Review ）聘用，斯诺曾在那里当记者。顾廷凤因为能写，也能说一些，后来他老板就让他负责杂志的广告部分。该报比较倾向于抗日，他也爱国，那时候洋行的华员组织的抗日救援活动他都参加了。
顾诵芬住在外祖母家的那一段时间，由于家中的孩子都比他大，不总在一起嬉戏，父辈之间以及经常登门造访的大人们的言谈举止更引他注意。在这样一个大家族中，信息量之大、知识层次之高是罕见的。父亲、舅舅、叔叔，还有诸多堂叔、表舅在一起时所说的那些他似懂非懂甚至完全听不懂的字句、所表述的那些新鲜事物，使他感到新奇而有趣。
苏州老家，4岁的顾诵芬扛支玩具枪（1934年）
1935年上半年，叔叔顾廷凤因为膝下无子，就把顾诵芬带到了上海。顾廷凤在上海的住宅是很有名气的万宜坊，即今上海黄浦区重庆南路205弄，是法租界中精心设计的上等住宅区。
与顾氏家族联姻的，多为门当户对的名流大户。顾诵芬的姑姑顾廷慧，字智文，嫁给了教育家、实业家、政治家黄炎培的堂弟黄槱培。姑父黄槱培对顾诵芬影响很大，顾诵芬记得父亲曾讲过：“我们家族里面真正称得上工程师的就是你姑父。”
虽然姑姑在顾诵芬出生前就患病去世，但黄槱培与顾廷龙的关系仍然密切如故。抗战时期，黄槱培把自己的二女儿黄筠托付给顾廷龙照顾。在顾诵芬的记忆里，二表姐住在合众图书馆，平日还帮着做一些抄写卡片的工作。中华人民共和国成立后二表姐参了军。
顾诵芬5岁那年到上海叔叔顾廷凤家住时，姑父黄槱培曾经开着私家车带顾诵芬和两个女儿兜风。顾诵芬记得：“姑父自己也有一辆车，是英国的奥斯汀，车很小。姐妹俩跟我都挤在车后面，晚上去看夜景，这个还有印象。”
在这个庞大的家族亲友网络中，小小年纪的顾诵芬受到了传统学识和外来科学技术知识的熏陶和影响。姑父黄槱培对他的影响不仅限于工程技术，还有高尚的人品道德和爱国主义精神。大表姐黄夙在一篇纪念自己父亲的文章中这样写道：
我父亲崇尚科学，面对贫穷落后的旧中国，他把所学的科技知识和国外先进技术运用到兴办民族工业上，研制国产机械设备，为实现“工业科技救国”的抱负做着不懈努力。
……1932年1月28日，淞沪战争爆发，父亲积极奔走呼号，动员市民为抗日将士募捐，他还发动全厂职工并会同胡厥文先生的新民铁工厂为前线制造了一批手榴弹、迫击炮引信等前线急需的军需物资。他还带领全家老小制作棉背心和装米的米袋，8岁的我将炒米装入米袋的经历至今仍记忆犹新。他还为19路军架设电网，与蔡廷锴将军面谈，了解前线战况和需求，并赶往有关部门洽谈前线装甲车、防毒面具等军需品的配备事宜。抗日将士为了答谢父亲，特赠他一块铜制的敌人炮弹底座留作纪念。父亲请其兄黄炎培为其题词，伯父欣然为父亲题了“铁花何斑斑，中有战士血”的词句。父亲将伯父的手迹亲自镌刻在炮弹底座上，以缅怀那些为国牺牲的抗日将士。“八一三”日寇入侵上海时，我母亲将“炮弹底座”埋在家门前的冬青树下，等8年抗战胜利，家人将其取出时，“炮弹底座”因受腐蚀字迹已经模糊了。现在此物已捐献国家，陈列在中国革命历史博物馆内。
姑父黄槱培的事迹，顾诵芬曾多次听父亲、表姐说过。他回忆起姑父时，语气中饱含敬重：“姑父很爱国，‘一·二八’的时候给十九路军送东西，他自己开着车去。‘八一三’以后，他主持把他们厂搬到了重庆。”
这些长辈虽然都有很深厚的文史学识功底，但最终选择了科技、实业，这样一个家族环境对顾诵芬的成长、事业选择和人生道路产生了很大影响。