ท่านผู้หญิงวิระยา ชวกุล เกิดเมื่อวันที่ 28 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2477 ณ กรุงเทพมหานคร เป็นบุตรคนที่สองจากทั้งหมดสี่คนของสมุย ชวกุล กับอร่าม (สกุลเดิม: กิจจาทร) มีพี่น้องคือ พลโท ทวิชาติ ชวกุล, ท่านผู้หญิงอรสา ล่ำซำ และปฏินันท์ ชวกุล[3]

วิระยาสมรสกับสมพล บุนนาค ภายหลังได้หย่ากัน ต่อมาเธอได้อยู่กินกับสุเมธ ยุกตะเสวี ซึ่งภายหลังก็เลิกรากัน[3] ทั้งนี้เธอมีความสนิทสนมกับหม่อมหลวงบัว กิติยากร และท่านผู้หญิงบุษบา สธนพงศ์[4] รวมทั้งครอบครัวของทักษิณ ชินวัตร และคุณหญิงพจมาน อดีตภริยา[2]

วิระยาสำเร็จการศึกษาระดับมัธยมศึกษาจากโรงเรียนมาแตร์เดอีวิทยาลัย, ระดับอนุปริญญา สาขาบริหารธุรกิจ จากวิทยาลัยเดอะเมโทรโพลิทัน (The Metropolitan College) กรุงลอนดอน สหราชอาณาจักร, ระดับปริญญาตรีรัฐศาสตรบัณฑิต มหาวิทยาลัยรามคำแหง, สังคมศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ มหาวิทยาลัยมหิดล และวุฒิบัตรหลักสูตรการเมืองการปกครอง สถาบันพระปกเกล้า[5]