วรากรณ์ สามโกเศศ เกิดเมื่อวันที่ 1 มิถุนายน ที่ฝั่งธนบุรี กรุงเทพมหานคร จบการศึกษาระดับประถมศึกษา จากโรงเรียนราชินี มัธยมศึกษาตอนต้น จากโรงเรียนมัธยมสาธิตปทุมวัน (ปัจจุบันคือ โรงเรียนสาธิตมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ ปทุมวัน) เมื่อปี พ.ศ. 2505 มัธยมศึกษาตอนปลาย จากโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษาเมื่อปี พ.ศ. 2507 และจาก Leederville Technical School, Perth ประเทศออสเตรเลีย เมื่อปี พ.ศ. 2508 เข้าศึกษาระดับปริญญาตรีจาก คณะพาณิชยศาสตร์และการบัญชี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และในปีเดียวกัน ศึกษาต่อระดับปริญญาตรี ทางด้านเศรษฐศาสตร์จาก The University of Western Australia ประเทศออสเตรเลีย เมื่อปี พ.ศ. 2513 ปริญญาโทและปริญญาเอกทางด้านเศรษฐศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคนซัส สหรัฐอเมริกา เมื่อปี พ.ศ. 2517 และ พ.ศ. 2524 และยังได้รับปริญญาบัตรจากวิทยาลัยป้องกันราชอาณาจักร (วปอ.) รุ่นที่ 37 เมื่อปี พ.ศ. 2537 ด้วย

ด้านชีวิตครอบครัวสมรสกับนางมนทิรา สามโกเศศ (สกุลเดิม พิชัยชาญณรงค์) มีบุตร 2 คน คือ นายวรท สามโกเศศ และนางสาววริมน สามโกเศศ