Христо Ботев е роден на 6 януари 1848 година (25 декември 1847 година стар стил) в Калофер, в семейството на даскал Ботьо Петков (1815 – 1869) и Иванка Ботева (1823 – 1911).
Съществуват и други хипотези за родното му място, които днес се отхвърлят от изследователите – че той е „из Карлово“, както пише в едно официално писмо на Найден Геров, или че е роден в село Осен, както споменава самият Ботев в статията си „Примери от турското правосъдие“.
Бащата на Ботев Ботьо Петков е учител, книжовник и обществен деец, който учи в Одеса, съставя и превежда учебници, а майка му е от скромно калоферско семейство. Освен Христо Ботев, двамата имат още осем деца: Ана (1850 – 1867), Петко (1852 – 1872), Стефан (1854 – 1890), Кирил (1856 – 1944), Тота (1859 – 1864), Генко (1861 – 1863), Генко (1863 – 1866) и Боян (1866 – 1885).
Според някои източници Христо Ботев е роден в стая на калоферското училище, в която живеят родителите му. Малко по-късно в Калофер е построено ново училище и семейството наема къща на Генко Филов, в която Ботев прекарва първите няколко години от живота си. Тази къща е унищожена по време на Руско-турската война, но през 1940-те години е възстановена и превърната в Национален музей „Христо Ботев“.
През 1854 година Ботьо Петков не успява да се споразумее с калоферската община за заплащането си и се премества в Карлово. Там семейството живее в къщата на майка му в Табашката махала, а Христо Ботев тръгва на училище, като негов учител е баща му. През 1858 година Ботьо Петков обвинява управата на карловската община, че се опитва да си присвои пари, завещани за училището, след което се връща в Калофер. Общината се опитва неуспешно да го настани в къща на живеещия в Цариград търговец Христо Тъпчилещов, след което семейството се настанява в къща на хаджи Нестор. След връщането им в Калофер Христо Ботев постъпва в местното трикласно училище, където учител е баща му