นางแทตเชอร์เกิดที่เมืองแกรนแทมในมณฑลลิงคอล์นไชร์ บิดาคือ อัลเฟรด โรเบิตส์ ซึ่งเป็นเจ้าของร้านขายของชำในเมืองและได้มีส่วนร่วมในการเมืองและศาสนาของท้องถิ่น โดยเป็นผู้ว่าราชการจังหวัดและเป็นฆราวาสนักเทศน์ในนิกายเมโทดิสต์ โรเบิรตส์มาจากครอบครัวพรรคเสรีนิยม แต่ไม่ได้สังกัดพรรคใด ด้วยถือเป็นธรรมเนียมปฏิบัติของการเมืองท้องถิ่นในสมัยนั้น เขาเสียตำแหน่งผู้ว่าราชการไปในปี พ.ศ. 2495 หลังจากที่พรรคเสรีนิยมชนะเสียงข้างมากเป็นครั้งแรกในสภาเมืองแกรนแทมในปี พ.ศ. 2493 อัลเฟรดได้แต่งงานกับเบียทริซ สตีเฟนสัน และได้มีบุตรีสองคน (คือนางแทตเชอร์กับ มูเรียล ซึ่งเป็นพี่สาว ;เกิด: พ.ศ. 2464; ถึงแก่กรรม: พ.ศ. 2547) แทตเชอร์ได้รับการเลี้ยงดูแบบลัทธิเมโทดิสต์ที่เคร่งครัดศาสนาและยังคงเป็นคริสต์ศาสนิกชนมาตลอดชีวิต แทตเชอร์ได้รับการศึกษาอย่างดี โดยเข้าเรียนในโรงเรียนเด็กหญิงเคสตีเวนและแกรนแธม และต่อมาในปี พ.ศ. 2487 ก็ได้เข้าเรียนในวิทยาลัยซอเมอร์วิลล์ เมืองออกซฟอร์ด เพื่อเรียนวิชาเคมี โดยเลือกลงเรียนเอกวิชาผลิกศาสตร์ แทตเชอร์ได้รับตำแหน่งประธานสมาคมอนุรักษนิยมแห่งมหาวิทยาลัยออกซฟอร์ดในปี พ.ศ. 2489 โดยเป็นสตรีคนที่สามที่อยู่ในตำแหน่งนี้ แทตเชอร์จบการศึกษาเกียรตินิยมและเข้าทำงานเป็นนักเคมีวิจัยให้แก่ British Xylonite และ บริษัท J. Lyons and Co. โดยได้ช่วยเหลือในการพัฒนาวิธีการในการเก็บรักษาไอศกรีม แทตเชอร์เป็นสมาชิกในทีมที่พัฒนาไอศกรีมแบบอ่อนนุ่มเป็นรายแรก แทตเชอร์ยังเป็นสมาชิกของสมาคมผู้ทำงานด้านวิทยาศาสตร์อีกด้วย