อำพน กิตติอำพน เป็นบุตรชายคนที่ 4 ของ นายแพทย์กวี กิตติอำพน กับ นางวลี (สกุลเดิม เอื้อวิทยา) กิตติอำพน สำหรับพี่ชายอีก 3 คน คือ 1.นายแพทย์กิตติ กิตติอำพน 2.พล.ร.อ.ฐนิธ กิตติอำพน อดีต นายกสภาสถาปนิก[17] และ 3.น.ท.ดร.กฤษณ์ กิตติอำพน (เสียชีวิต 8 ส.ค.2554)[18]

อำพนจบการศึกษาจากโรงเรียนเซนต์คาเบรียล และมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ จากนั้นได้ศึกษาต่อปริญญาโททางด้านนโยบายเศรษฐศาสตร์ กลับมาสอบเข้ากระทรวงเกษตรและสหกรณ์ได้ด้วยคะแนนสูงสุด เริ่มตำแหน่งจากเจ้าหน้าที่วิเคราะห์นโยบายและแผน เป็นหนึ่งในผู้แทนเจรจาการค้าที่ WTO กลุ่มแรก[19] และต่อมาได้ทุนไปศึกษาต่อปริญญาเอกด้านเศรษฐศาสตร์ประยุกต์ที่สหรัฐอเมริกา

ชีวิตส่วนตัวสมรสกับนางกษมน (สกุลเดิม กิตะพานิชย์) มีบุตรชาย 2 คน คือ นายหริต กิตติอำพน และนายกิตพน กิตติอำพน[20]

หลัง รัฐประหารในประเทศไทย พ.ศ. 2557 เป็นที่คาดการณ์ว่าดร.อำพน จะพ้นจากตำแหน่ง เลขาธิการคณะรัฐมนตรีแต่ ดร.อำพน ไม่ได้ถูกคณะรักษาความสงบแห่งชาติ ปลด ในตำแหน่ง เลขาธิการคณะรัฐมนตรี จนเกษียณอายุราชการ ภายหลังเกษียณอายุราชการเขาดำรงตำแหน่ง ประธานกรรมการคณะกรรมการบริหารสำนักงานและผู้อำนวยการ สำนักงานบริหารนโยบายของนายกรัฐมนตรี และที่ปรึกษานายกรัฐมนตรี พลเอก ประยุทธ์ จันทร์โอชา ดร.อำพน นับว่าเป็นเลขาธิการคณะรัฐมนตรีที่ทำงานให้แก่นายกรัฐมนตรีทั้งหมด 3 คน จำนวนมากรองจาก นาย สุรชัย ภู่ประเสริฐ อดีต เลขาธิการคณะรัฐมนตรี ที่ทำงานให้นายกรัฐมนตรีจำนวนมากที่สุด ทั้งหมด 4 คน

ในขณะที่ พล.ร.อ.ฐนิธ กิตติอำพน พี่ชาย ดร.อำพน พ้นจากตำแหน่งผู้อำนวยการ สำนักงานบริหารและพัฒนาองค์ความรู้ (องค์การมหาชน) เมื่อวันที่ 1 มิถุนายน พ.ศ. 2559 เขาดำรงตำแหน่ง ผู้อำนวยการ สำนักงานบริหารและพัฒนาองค์ความรู้ (องค์การมหาชน) ตั้งแต่วันที่ 1 สิงหาคม พ.ศ. 2552[21]ถึงวันที่ 1 มิถุนายน พ.ศ. 2559 นับเป็นผู้อำนวยการสำนักงานบริหารและพัฒนาองค์ความรู้ (องค์การมหาชน) ที่ดำรงตำแหน่งยาวนานที่สุดในปัจจุบัน