เกิดเมื่อวันที่ 19 พฤศจิกายน พ.ศ. 2484 ที่ อำเภอโพธาราม จังหวัดราชบุรี เป็นบุตรคนโตของนายสมชาย คูหิรัญ และนางสุภา คูหิรัญ มีพี่น้องอีก 3 คน คือ

• น้องชายคนที่ 1 นายวิศิษฎ์ คูหิรัญ จบวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต (วิศวกรรมไฟฟ้า) จากจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย (เสียชีวิตแล้ว)
• น้องสาวคนที่ 2 รศ.มุกดา คูหิรัญ อดีตอาจารย์ประจำภาควิชาพฤกษศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย (เสียชีวิตแล้ว)
• น้องสาวคนที่ 3 ดร.กาญจนา เอกะวิภาต อดีตผู้อำนวยการโครงการครูต้นแบบ สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาแห่งชาติ ต่อมาได้โอนมาทำงานที่การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (กฟภ.) และเกษียณในตำแหน่งผู้เชี่ยวชาญระดับ 11

ในด้านครอบครัว นายวิบูลย์ คูหิรัญ สมรสกับ ดร.รวีพร คูหิรัญ อดีต คณะกรรมการตรวจเงินแผ่นดิน (คตง.) และอดีตรองผู้ว่าการ (นักบริหารระดับ 10) สำนักงานการตรวจเงินแผ่นดิน (สตง.) มีบุตรร่วมกัน 1 คน คือ รศ.ดร.วรฐ คูหิรัญ จบการศึกษาวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต (วิศวกรรมไฟฟ้า) จากจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปี 2537, M.S. (Electrical Engineering) Pennsylvania State University, USA ปี 2541, Ph.D. (Electrical Engineering) Pennsylvania State University USA ปี 2546 และ M.M. (Management) College of Management Mahidol University ปี 2551 ปัจจุบันเป็นอาจารย์สอนอยู่ที่ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์  มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์