ธีรเดช เมธาวรายุทธ เป็นบุตรคนที่สองของครอบครัว มีพี่น้องทั้งหมด 3 คน มีพี่ชาย 1 คน และน้องสาว 1 คน ธีรเดชจบการศึกษาระดับมัธยมศึกษาจากโรงเรียนอัสสัมชัญ ระดับปริญญาตรีจากคณะวิทยาศาสตร์การกีฬา จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ด้วยเกียรตินิยมอันดับ 2[1] เป็นเพื่อนร่วมรุ่นกับ ชัยพล จูเลี่ยน พูพาร์ต นักแสดงร่วมช่อง

ชื่อเล่น อาเล็ก นั้น เดิมทีคุณพ่อตั้งให้ว่า อเล็กซ์ ที่มาจากชื่อ อเล็กซานเดอร์ แต่เนื่องจากครอบครัวเป็นคนไทยเชื้อสายจีน เกรงว่าอาจจะไม่เหมาะกับชื่อภาษาอังกฤษ คุณพ่อจึงเปลี่ยนใจใช้ชื่อ อาเล็ก แทน