ดร.วุฒิชัย กิตติธเนศวร เกิดเมื่อวันที่ 6 กันยายน พ.ศ. 2497 เป็นบุตรของนายกิมไฮ้ กับนางซิวคี้ แซ่โง้ว สมรสกับนางกอบแก้ว ชิระกุล กรรมการผู้จัดการบริษัทกอบชัยคอนกรีต จำกัด มีบุตร 2 คน คือ นายปิยวัฒน์ กิตติเนศวร กับนางสาวรวิภา กิตติธเนศวร[1]

ดร.วุฒิชัย สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีและปริญญาโท จากคณะรัฐศาสตร์ มหาวิทยาลัยรามคำแหง และสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอก สาขารัฐประศาสนศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยราชภัฏสวนดุสิต