พล.ต.อ. พัชรวาท วงษ์สุวรรณ มีชื่อเล่นว่า "ป๊อด" เป็นชาวบางกะปิ กรุงเทพมหานครแต่โดยกำเนิด เป็นบุตรคนที่ 3 ของพลตรี ประเสริฐ วงษ์สุวรรณ กับ นางสายสนี วงษ์สุวรรณ มีพี่น้อง 4 คน คือ พลเอก ประวิตร วงษ์สุวรรณ, พลเรือเอก ศิษฐวัชร วงษ์สุวรรณ, พงษ์พันธุ์ วงษ์สุวรรณ และ พันธุ์พงษ์ วงษ์สุวรรณ ที่ปรึกษารองประธาน สภานิติบัญญัติแห่งชาติ คนที่สอง[2][3]

สำเร็จการศึกษามัธยมศึกษา โรงเรียนเซนต์คาเบรียล โรงเรียนเตรียมทหาร ปริญญาตรี โรงเรียนนายร้อยตำรวจ ปริญญาโท ศิลปศาสตร์มหาบัณฑิต มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

สมรสกับนางสมถวิล วงษ์สุวรรณมีธิดา 2 คนได้แก่ พ.ต.ต. ภญ.พัชรา วงษ์สุวรรณ เภสัชกรประจำโรงพยาบาลตำรวจ ร.ต.อ.หญิง นวพร วงษ์สุวรรณ ผู้ช่วย นว.(สบ.1) ผบช.สตม.

เป็นผู้บัญชาการตำรวจแห่งชาติที่อยู่ใต้บังคับบัญชาของนายกรัฐมนตรีทั้งหมด สามราย ได้แก่ สมัคร สุนทรเวช สมชาย วงศ์สวัสดิ์ และ อภิสิทธิ์ เวชชาชีวะ ท่ามกลางวิกฤตการณ์การเมืองไทย พ.ศ. 2548–2553