Hija de Juan Jerónimo Godoy Villanueva, profesor, y Petronila Alcayaga Rojas, modista de ascendencia vasca.[1] Gabriela Mistral nació en Vicuña, ciudad en la que hoy hay un museo[2] dedicado a ella en la calle donde nació y que hoy lleva su nombre. A los diez días sus padres se la llevaron a La Unión (hoy Pisco Elqui), pero su "amado pueblo", como ella misma decía, era Montegrande, donde vivió de los tres a los nueve años, y donde pidió que le dieran sepultura.
Sus abuelos paternos, oriundos de la actual región de Antofagasta, fueron Gregorio Godoy e Isabel Villanueva; y los maternos, Francisco Alcayaga Barraza y Lucía Rojas Miranda. La Mistral tuvo una media hermana, que fue su primera maestra, Emelina Molina Alcayaga, y cuyo padre fue Rosendo Molina Rojas.
Aunque su padre abandonó el hogar cuando ella tenía aproximadamente tres años, Gabriela Mistral lo quiso y siempre lo defendió. Cuenta que "revolviendo papeles", encontró unos versos suyos, "muy bonitos". "Esos versos de mi padre, los primeros que leí, despertaron mi pasión poética", escribió.