พล.อ.วินัย เกิดเมื่อ 5 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2491 มีชื่อเล่นว่า "ตุ่น" ซึ่งสื่อมวลชนนิยมเรียกว่า "บิ๊กตุ่น" จบการศึกษาจากโรงเรียนเซนต์คาเบรียล, โรงเรียนเตรียมทหาร รุ่น 6 (ตท.6-ร่วมรุ่นกับ พล.อ.สนธิ บุญยรัตกลิน, พล.ร.อ.สถิรพันธุ์ เกยานนท์, พล.อ.อ.ชลิต พุกผาสุข, พล.อ.บุญสร้าง เนียมประดิษฐ์), โรงเรียนนายร้อยพระจุลจอมเกล้า รุ่น พ.ศ. 2508 หรือ จปร.17 และวิทยาลัยป้องกันราชอาณาจักร

ชีวิตส่วนตัว สมรสกับ นางศศิณี ภัททิยกุล (นามสกุลเดิม ชลออยู่-มีศักดิ์เป็นหลานของ พล.ร.อ.สงัด ชลออยู่ อดีต ผบ.ทร.และหัวหน้าคณะปฏิรูปการปกครองแผ่นดิน) มีบุตรและธิดา 3 คน คือ นายสกลธี ภัททิยกุล, พ.ต.สุธีพัฒน์ ภัททิยกุล และ นางสาวภัสวดี ภัททิยกุล