ต้นราชสกุลจักรพงษ์คือสมเด็จพระอนุชาธิราช เจ้าฟ้าจักรพงษ์ภูวนาถ กรมหลวงพิษณุโลกประชานาถ หรือทูลกระหม่อมเล็ก พระราชโอรสในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระศรีพัชรินทราบรมราชินีนาถ พระบรมราชชนนีพันปีหลวง พระราชอนุชาในพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว และเป็นพระเชษฐาธิราชในพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว

แต่สมเด็จเจ้าฟ้าจักรพงษ์ภูวนาถได้แหวกม่านประเพณีด้วยการเสกสมรสกับคัทริน เดสนิตสกี สุภาพสตรีเชื้อสายยูเครนจากรัสเซีย และทำให้พระราชชนกและพระราชชนนีทรงผิดหวังและกริ้วหนัก เพราะในขณะนั้นสมเด็จเจ้าฟ้าจักรพงษ์ภูวนาถเป็นรัชทายาทลำดับที่สองแห่งการสืบราชสันตติวงศ์[3] เมื่อพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงตรัสถามสมเด็จเจ้าฟ้าจักรพงษ์ภูวนาถว่า "ถ้ามีลูกออกมาแล้ว จะให้มันเป็นอะไร" สมเด็จเจ้าฟ้าจักรพงษ์ภูวนาถกราบบังคมทูลตอบว่า "ไม่ต้องเป็นอะไรเลย ให้มันเป็นมิสเตอร์ก็ได้"[4] หม่อมคัทรินประสูติพระโอรส "ลูกครึ่ง" และมีฐานันดรเป็นหม่อมเจ้าโดยอัตโนมัติคือหม่อมเจ้าพงษ์จักร[5] ซึ่งสมเด็จพระศรีพัชรินทราบรมราชินีนาถ พระบรมราชชนนีพันปีหลวงประทานพระนาม[6]

ล่วงมาในรัชกาลพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงรับหม่อมคัทรินเป็นสะใภ้หลวง และพระราชทานนามสกุลให้ว่า ณ พิศณุโลก เมื่อ พ.ศ. 2456 สำหรับหม่อมคัทรินเป็นกรณีพิเศษ[7] ต่อมาหม่อมคัทรินหย่าร้างกับพระสวามีในปี พ.ศ. 2462[3] ออกจากสยามไปอยู่เซี่ยงไฮ้[8] ส่วนสมเด็จเจ้าฟ้าจักรพงษ์ภูวนาถอยู่กินกับหม่อมเจ้าชวลิตโอภาศ รพีพัฒน์ระยะหนึ่งโดยมิได้เสกสมรส[9] เพราะมิได้รับพระบรมราชานุญาต[10] ก่อนทิวงคตในปีถัดมา[11] พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวมีพระกรุณาสงสารพระภาติยะซึ่งกำพร้าชนกชนนี จึงสถาปนาหม่อมเจ้าพงษ์จักรขึ้นเป็นพระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจุลจักรพงษ์เมื่อวันที่ 25 กรกฎาคม พ.ศ. 2463[12] แต่ในปี พ.ศ. 2466 ทรงร่างกฎมนเทียรบาลว่าด้วยการสืบราชสันตติวงศ์ ประกาศใช้เมื่อ พ.ศ. 2467 ให้ยกเว้นผู้มีพระชายาเป็นนางต่างด้าวจากการสืบราชสันตติวงศ์ ด้วยเหตุนี้พระองค์เจ้าจุลจักรพงษ์จึงถูกตัดออกจากการสืบราชสมบัติ เพราะมีหม่อมมารดาเป็นนางต่างด้าว[6]

ต่อมาในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวได้พระราชทานราชสกุลแก่พระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจุลจักรพงษ์ พระภาติยะว่า จักรพงศ์ ณ อยุธยา (Chakrabongs na Ayudhya) เมื่อวันที่ 5 มิถุนายน พ.ศ. 2472[1] โดยพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวรับสั่งกับพระองค์เจ้าจุลจักรพงษ์ว่า "อย่าแต่งงานกับสตรีต่างชาติ"[8] แต่ในปี พ.ศ. 2481 พระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจุลจักรพงษ์ได้ขอพระบรมราชานุญาตเสกสมรสกับเอลิสะเบธ ฮันเตอร์ (Elisabeth Hunter)[13] สตรีชาวสหราชอาณาจักรเชื้อสายอังกฤษและสกอต และมีธิดาคือหม่อมราชวงศ์นริศรา จักรพงษ์ ทำให้ราชสกุลนี้มีเชื้อสายยุโรปมากขึ้น[8][14]

หม่อมราชวงศ์นริศราสมรสครั้งแรกกับแอลเลน เลวี (Allen Levy) ชายสหราชอาณาจักรเชื้อสายยิว จึงเปลี่ยนไปใช้ชื่อสกุลสามี[15] มีบุตรคือจุลจักร จักรพงษ์ แต่หลังการหย่าร้าง หม่อมราชวงศ์นริศราจึงกลับมาใช้ราชสกุลจักรพงษ์ตามเดิม แล้วสมรสอีกครั้งกับกอสวัสดิ์ สวัสดิวัตน์ ทอมสัน ลูกครึ่งไทย-อังกฤษ[16] ผู้มีมารดามาจากราชสกุลสวัสดิวัตน์[17] มีบุตรชายอีกคนหนึ่งคือภูวสวัสดิ์[8] บุตรทั้งสองใช้ราชสกุลจักรพงษ์ตามมารดา มิได้สืบตามบิดาอย่างปรกติ จึงไม่ลงท้ายว่า ณ อยุธยา ต่อมาจุลจักรสมรสกับทัศนาวลัย องอาจอิทธิชัย นักแสดงหญิงชาวไทยมุสลิมเมื่อ พ.ศ. 2552 จึงเปลี่ยนไปนับถือศาสนาตามภรรยา ด้วยเหตุนี้ราชสกุลจักรพงษ์ในสายของจุลจักรจึงนับถือศาสนาอิสลาม[18][19]