วิรไท สันติประภพ หรือ ดร.วิรไท สันติประภพ เกิดเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม พ.ศ. 2512 เป็นบุตรในจำนวนพี่น้อง 3 คนของพลตำรวจเอก ประทิน สันติประภพ อดีตอธิบดีกรมตำรวจ และกุณฑลา สันติประภพ ครอบครัวฝั่งบิดาเดิมใช้นามสกุลว่า "ก้อนแก้ว" มีพื้นเพมาจากอำเภอนครหลวง จังหวัดพระนครศรีอยุธยา ภายหลังบิดาได้รับพระราชทานนามสกุล "สันติประภพ" หลังสมรส ส่วนครอบครัวฝ่ายมารดา เขาเป็นหลานตาของพลตรี พระยาพิชัยรณรงค์สงคราม (ทองดี จารุทัต) อดีตผู้บัญชาการกองพลที่ 1 รักษาพระองค์คนที่ 8 กับบุปผา พิชัยรณรงค์สงคราม[9][10]

ชื่อ "วิรไท" เป็นนามที่ได้รับพระราชทานจาก พระบาทสมเด็จพระมหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร มีความหมายว่า "ผู้มีเสรีแกล้วกล้า"[11] มีชื่อเล่นว่า "ก็"[12]

ด้านการศึกษา การศึกษาชั้นต้นจากโรงเรียนกรุงเทพคริสเตียนและโรงเรียนสาธิตปทุมวัน สามารถสอบเทียบจากชั้นม.4 ไปเรียนชั้น ม.6 และสอบเข้าเรียนคณะเศรษฐศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ด้วยเกียรตินิยมอันดับ 1 และได้รับเหรียญทองทางด้านวิชาการ 4 เหรียญด้านช่วยเหลือกิจกรรมดีอีก 1 เหรียญ ได้รับพระราชทานทุนภูมิพลตลอดระยะที่เวลาที่เรียนอยู่ที่มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ และเป็นบัณฑิตเศรษฐศาสตร์ในวัยเพียง 18 ปีเศษ จากนั้นได้รับพระราชทานทุนอานันทมหิดล ไปศึกษาต่อระดับปริญญาโทและปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยฮาวาร์ด สหรัฐอเมริกา จบปริญญาเอกสาขาเศรษฐศาสตร์เมื่อมีอายุได้ 24 ปี โดยได้ทำวิทยานิพนธ์ เรื่องการเปิดเสรีทางการเงินในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ (Financial Liberization in Southeast Asia) กับดไวต์ เพอร์คินส์[13]

ในปี พ.ศ. 2562 ได้รับ ปริญญาศิลปศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ สาขาวิชาเศรษฐศาสตร์ มหาวิทยาลัยหอการค้าไทย