ศาสตราจารย์ แพทย์หญิง อลิสา วัชรสินธุ เป็นบุตรีของศาสตราจารย์ นายแพทย์ อรรถสิทธิ์ เวชชาชีวะ กับ ศาสตราจารย์ แพทย์หญิงสดใส เวชชาชีวะ และเป็นพี่สาวคนโตของอภิสิทธิ์ เวชชาชีวะ นายกรัฐมนตรีไทยคนที่ 27 และงามพรรณ เวชชาชีวะ นักเขียน

สมรสกับ ศ. นพ.สุทธิพงศ์ วัชรสินธุ คณบดีคณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และผู้อำนวยการโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ สภากาชาดไทย มีบุตรชาย 2 คน คือ อะตอม-พศุตม์ วัชรสินธุ จบการศึกษาด้านเศรษฐศาสตร์ มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ประเทศอังกฤษ และ ไอติม-พริษฐ์ วัชรสินธุ กำลังศึกษาด้านปรัชญา เศรษฐศาสตร์ และการเมือง มหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด ประเทศอังกฤษ