Diana arisztokrata családba született. Anyai részről Diana ír, skót, angol és amerikai ősökkel rendelkezik.

Apai részről II. Károly leszármazottja négy törvénytelen fiún keresztül:

• Henry Fitzroy, Grafton első hercege, Barbara Villiers fia (Cleveland hercegnője),
• Charles Lennox, Richmond és Lennox első hercege, Louise de Kérouaille fia (Portsmouth hercegnője),
• Charles Beauclerk, Nell Gwyn fia,
• James Crofts- Scott, Monmouth hercege, egy híres felkelés vezetője, Lucy Walter fia.

II. Jakab királyhoz is rokoni szálak fűzték a király házasságon kívül született leányán, Henrietta FitzJames-en keresztül, akinek édesanyja Arabella Churchill volt, John Churchillnek, Marlborough I. hercegének nővére.

Egyéb jelentős felmenői: I. Róbert skót király és Stuart Mária, a skótok királynője; Mary Boleyn (Boleyn Anna királyné nővére); Lady Catherine Grey (Jane Grey királyné húga) ; Maria de Salinas, Lady Willoughby Aragóniai Katalin királyné udvahölgye); John Egerton, Bridgewater II. Earl-je; és James Stanley, Derby VII. Earl-je.

A Spencer család évszázadok óta közel állt a brit királyi családhoz, 17. században uralkodói támogatásban részesültek. Diana anyai nagyanyja, Ruth Roche, Lady Fermoy sokáig volt Erzsébet királynő barátnője és udvarhölgye.

Oliver Platt színész egy másod-unokatestvér, Frances Work dédunokája szintén. Diana rokonságához tartozik egyik kedvenc színésznője, Audrey Hepburn. Humphrey Bogart és III. Rainier monacói herceg is rokona.

2007 augusztusában a bostoni NEHGS (New England Történelmi Származáskutató Társaság) nyilvánosságra hozta a walesi hercegnő családfáját, ami egy széleskörű lista a hercegnő családjáról, beleértve minden vérvonalat.