אהוד בנאי נולד בירושלים בשכונת מקור ברוך, בן למשפחת בנאי המפורסמת, כדור חמישי בארץ מצד אביו.
בנאי גדל בשכונת הגורה ברמת-גן, ואחר כך בגבעתיים. אביו, יעקב בנאי, היה שחקן ומספר סיפורים. בגיל עשר החל ללמוד נגינה על צ'לו, אבל השירים של אלביס פרסלי שהתנגנו בטרנזיסטור משכו אותו יותר.