Sa famille paternelle est pied-noir. Dans un entretien accordé à Corse-Matin en 2018, Cédric Villani revendique ses origines corso-grecques, sa famille appartenant à une branche généalogique des Stephanopoli de Cargèse (une famille corse descendante de Dimo, issu de la dynastie byzantine des Comnène) et un de ses ancêtres ayant été maire d'Ajaccio.