พระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมหลวงปราจิณกิติบดี มีพระนามเดิมว่า พระเจ้าลูกยาเธอ พระองค์เจ้าประวิตรวัฒโนดม เป็นพระราชบุตรลำดับที่ 15 ในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว อันประสูติแต่เจ้าจอมมารดาแช่ม ในรัชกาลที่ 5 ประสูติเมื่อวันพฤหัสบดีที่ 27 พฤษภาคม พ.ศ. 2418[2] ทรงศึกษาวิชาภาษาไทยชั้นต้นที่สำนักพระยาศรีสุนทรโวหาร (น้อย อาจารยางกูร) และโรงเรียนพระตำหนักสวนกุหลาบ

กรมหลวงปราจิณกิติบดีเป็นพระราชโอรสกลุ่มแรก ในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ที่ทรงไปศึกษาต่อในทวีปยุโรป เมื่อ พ.ศ. 2428 พร้อมกัน 4 พระองค์ คือ

1. พระเจ้าลูกยาเธอ พระองค์เจ้ากิติยากรวรลักษณ์
2. พระเจ้าลูกยาเธอ พระองค์เจ้ารพีพัฒนศักดิ์
3. พระเจ้าลูกยาเธอ พระองค์เจ้าประวิตรวัฒโนดม
4. พระเจ้าลูกยาเธอ พระองค์เจ้าจิรประวัติวรเดช

พระเจ้าลูกยาเธอ พระองค์เจ้าประวิตรวัฒโนดม ทรงศึกษาด้านอักษรศาตร์ที่ประเทศอังกฤษและฝรั่งเศส

พระเจ้าลูกยาเธอ พระองค์เจ้าประวิตรวัฒโนดม ทรงเริ่มรับราชการในสำนักราชเลขาธิการ ทรงเป็นราชเลขานุการในพระองค์สมเด็จพระศรีพัชรินทราบรมราชินีนาถ พระบรมราชชนนีพันปีหลวง เมื่อครั้งทรงสำเร็จราชการแทนพระองค์ ในระหว่างการเสด็จประพาสยุโรป พ.ศ. 2440 และได้รับแต่งตั้งให้เป็นองคมนตรีในรัชกาลพระบาทสมเด็จพระมงกุฏเกล้าเจ้าอยู่หัว และได้เลื่อนเป็นพระเจ้าพี่ยาเธอ กรมหลวงปราจิณกิติบดี ทรงศักดินา 15,000[3]