Zoran Milanović je rođen 30. oktobra 1966. godine u Zagrebu. Njegov otac Stipe, ekonomista, bio je sekretar kabineta Mike Tripala. Majka Gina, kojoj je pravo ime Đurđica, rođena Matasić, bila je nastavnica engleskog i nemačkog jezika u školi. Zoran ima i mlađeg brata Krešimira. Očeva porodica je poreklom iz mesta Glavice pored Sinja koje se u to područje doselila iz livanjskog kraja. Zoranov deda Ante bio je partizan, a otac Stipe partijski funkcioner. Stipe Milanović se iz Saveza komunista ispisao 1986. godine, a 1990. godine priključio HDZ-u i počeo da se druži sa Franjom Tuđmanom.

Međutim, to je trajalo samo tri godine. Majčina porodica poreklom je iz Senja. Zoranova baka Marija Matasić tajno je i bez znanja njegovih roditelja, Zorana krstila u crkvi Svetog Petra i Pavla. Krsno ime mu je Marijan. Njegovi se, kako pišu mediji, odavno izjašnjavaju kao Hrvati, iako imaju srpsko poreklo.

Porodica Milanović ima korene iz doline reke Rame i iz srednje Bosne. Oni su odatle krenuli krajem 18. veka na jug i zaustavili se u selu Glavnica kod Sinja. Rama je poznata i po tome da je nekada bila naseljena pravoslavcima.

Zoran je odrastao u zagrebačkoj četvrti Trnje, u kojoj su živeli brojni oficiri JNA, komunistički funkcioneri i društveni radnici. Kao dečak Milanović je vrlo rano dobio nadimak Basta koji je nosio sve do fakulteta. Bio je odličan učenik, ali temperamentan. Kad je izabran za predsednika razreda, potukao se s jednim dečakom.

- Odličan početak, Milanoviću - ironično mu je dobacila jedna od nastavnica.

Milanović se često tukao s ostalim dečacima u kvartu. Dobro je igrao fudbal i košarku, a bavio se i boksom. Završio je srednju školu Centar za upravu i pravosuđe. U to vreme Milanović je poput ostalih iz svoje generacije slušao muziku tzv. novog talasa: Azru, Idole, Električni orgazam... Izlazio je uglavnom u Kulušić, kultni zagrebački klub u doba kasnog socijalizma.

Završio je Pravni fakultet kao odličan student i dobitnik rektorove nagrade. U to vreme prodavao je i usisivače po kućama. Zapošljava se prvo na Trgovačkom sudu u Zagrebu, a 1993. godine u Ministarstvu spoljnih poslova.

Godinu dana kasnije odlazi u mirovnu misiju OEBS-a u Nagorno Karabah. Njegov tri i po godine mlađi brat Krešimir diplomirao je ekonomiju i ušao u preduzetničke vode.

Savetnik u hrvatskoj misiji pri EU i NATO u Briselu postao je 1996. godine, a dve godine kasnije na tamošnjem univerzitetu završio je postdiplomske studije prava EU. U SDP se učlanio 1999. godine, a nakon smrti Ivice Račana preuzeo je ulogu predsednika stranke.

U braku je sa tri godine mlađom Sanjom Musić, čija porodica ima hercegovačke korene. Imaju dva sina, Jakova i Marka. Sanja je epidemiolog u državnom zavodu za javno zdravlje. Upoznali su se 1991. godine na novogodišnjoj proslavi kod prijatelja. Ljubav između studentkinje medicine i mladog pravnika dogodila se na prvi pogled. Na prvo zajedničko letovanje otišli su novcem koji je njen suprug zaradio prodajući usisivače po kućama, a Sanja tvrdi da je to radio s istom strašću s kojom se bavi politikom.

Venčali su se posle tri godine zabavljanja. Kao i njen suprug, Sanja je odrasla u dobrostojećoj porodici, majka Ana je ekonomista, a otac Ivan inženjer građevine i privatnik. Iako se retko pojavljuje u javnosti, prošle godine izazvala je brojne reakcije javnosti izjavom u emisiji "Izaberi zdravlje" Hrvatskog radija: "Crni hleb koji preporučujemo skuplji je od beloga, no hleb prosto možete rezati na tanje kriške".

Hobi Zorana Milanovića je trčanje i vožnja biciklom. Izjašnjava se kao ateista. Govori engleski, ruski i francuski. Otkad je premijer, u zategnutim je odnosima s predstavnicima Katoličke crkve. Zbog cele situacije oko zatvaranja granice u Saboru je nedavno stekao nadimak Pobesneli Maks.

S. Đurić