หม่อมราชวงศ์ทองแท่ง ทองแถม เกิดเมื่อวันที่ 14 มิถุนายน พ.ศ. 2456 เป็นโอรสของหม่อมเจ้าทองชมพูนุท ทองแถม[1] กับหม่อมหลวงแฉล้ม ทองแถม (สกุลเดิม อิศรเสนา) หม่อมราชวงศ์ทองแท่ง สมรสกับคุณหญิงวิจิตรา ทองแถม (สกุลเดิม วาระศิริ) ธิดาของพระยาวาระศิริ (เอ. วัน วาระศิริ) และคุณหญิงจิตรลดา วาระศิริ มีบุตรธิดา 5 คน ดังนี้

1. หม่อมหลวงหญิงจารุพันธุ์ (ทองแถม) ทองใหญ่
2. หม่อมหลวงหญิงอุษาวดี (ทองแถม) วีรบุตร
3. พันตำรวจโท หม่อมหลวงทองถวัลย์ ทองแถม
4. หม่อมหลวงหญิงสุจีรา (ทองแถม) วิศิษฏ์กุล
5. พันเอก หม่อมหลวงพงษ์ชมพูนุท ทองแถม

หม่อมราชวงศ์ทองแท่ง ถึงแก่อนิจกรรมเมื่อวันที่ 22 กันยายน พ.ศ. 2529