สมเกียรติ อ่อนวิมล เกิดเมื่อวันที่ 2 เมษายน พ.ศ. 2491 ที่อำเภอสามชุก จังหวัดสุพรรณบุรี จบการศึกษาชั้นมัธยมจากโรงเรียนสามชุกรัตนโภคาราม จังหวัดสุพรรณบุรี แล้วเข้าศึกษาต่อที่วิทยาลัยครูจันทรเกษม (ปัจจุบันคือ มหาวิทยาลัยราชภัฏจันทรเกษม) ระหว่างนั้นก็ได้รับทุนจากมูลนิธิการศึกษาและวัฒนธรรมสัมพันธ์ไทย-นานาชาติ (เอเอฟเอส) เป็นนักเรียนแลกเปลี่ยนไปศึกษาที่รัฐมิสซูรี สหรัฐอเมริกา และกลับมาเรียนต่อจนจบ เมื่อปี พ.ศ. 2514 เข้าศึกษาระดับปริญญาตรี ในคณะรัฐศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ต่อมาสอบชิงทุนของรัฐบาลสาธารณรัฐอินเดียได้ จึงลาออกไปศึกษาที่มหาวิทยาลัยเดลี กรุงนิวเดลี จนจบการศึกษาระดับปริญญาตรีและปริญญาโท สาขารัฐศาสตร์ และได้ทุนไปศึกษาปริญญาเอก สาขาการศึกษาภูมิภาคเอเชียใต้ ที่มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย สหรัฐอเมริกา ชีวิตส่วนตัว สมเกียรติสมรสกับธัญญา (สกุลเดิม: ธัญญขันธ์) มีบุตรชายคนเดียวคือ ธัญญ์ อ่อนวิมล สมเกียรติชอบฟังเพลงลูกทุ่ง และเลี้ยงแมวในเวลาว่าง อนึ่ง เมื่อวันที่ 3 กันยายน พ.ศ. 2558 เขาประสบอุบัติเหตุทางรถยนต์ บาดเจ็บขาซ้ายหัก และข้อมือซ้ายหัก[2]