ณัฐวุฒิ ประเสริฐสุวรรณ เกิดเมื่อวันที่ 28 ธันวาคม พ.ศ. 2496 ที่อำเภอบางปลาม้า จังหวัดสุพรรณบุรี[2] เป็นบุตรคนที่สี่ของ พลตรี บุญเอื้อ ประเสริฐสุวรรณ อดีตประธานสภาผู้แทนราษฎร กับนางดวงเนตร ประเสริฐสุวรรณ จากพี่น้อง 10 คน จบการศึกษาระดับปริญญาตรี ด้านประวัติศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ บางแสน และปริญญาโท ด้านรัฐประศาสนศาสตร์ จากประเทศสหรัฐอเมริกา

ด้านชีวิตครอบครัว สมรสกับ ปราณี ประเสริฐสุวรรณ