Pieter van Vollenhoven is geboren op 30 april 1939 in Schiedam als zoon van Pieter van Vollenhoven en Jacoba Stuylingh de Lange. Pieter had een broer, Willem Jan die in 2006 is overleden. 

Pieter van Vollenhoven verloofde zich op 10 maart 1965 met prinses Margriet. Het paar trouwde op 10 januari 1967 in het Stadhuis in Den Haag voor de burgerlijke stand. Dezelfde dag vond ook de kerkelijke inzegening plaats in de Grote of St. Jacobskerk. 

Het paar heeft vier zoons: prins Maurits (1968), prins Bernhard (1969), prins Pieter-Christiaan (1972) en prins Floris (1975). Daarnaast hebben ze ook elf kleinkinderen. Anna (2001), Isabella (2002), Lucas (2002), Samuel (2004), Felicia (2005), Emma (2006), Magali (2007), Benjamin (2008), Pieter (2008), Eliane (2009) en Willem Jan (2013).