Федор Емельяненко родился в 1976 году в городе Рубежное, Луганской области в семье Владимира Александровича, сварщика, и Ольги Фёдоровны, преподавателя ПТУ. У Емельяненко есть старшая сестра Марина (р. 1974) и младшие братья — Александр (р. 1981) и Иван (р. 1988), оба выступающие в ММА. В 1978 году семья Емельяненко переехала в Старый Оскол, в Белгородской области, где Фёдор оставался жить и тренироваться, даже будучи знаменитым спортсменом. Жили Емельяненко всей семьей в коммунальной квартире, занимая комнату, изначально предназначавшуюся для сушки белья, и разделяя с соседями кухню и ванную.

В 10 лет Емельяненко начал заниматься самбо и дзюдо. Любопытно, что с собой на тренировки Фёдор начал приводить младшего брата, Александра, которого не с кем было оставить дома, в результате чего Александр сам стал профессиональным атлетом и одно время входил в десятку лучших тяжеловесов мира. Фёдор непрерывно продолжал занятия и после школы, во время обучения в городском ПТУ № 22, которое окончил с красным дипломом в 1994 году по специальности «электрик». На этом Фёдор не завершил своё образование: в 2003 году он поступил в Белгородский государственный университет на факультет физической культуры и спорта, который окончил в 2009 году, а по состоянию на январь 2011 года учится в аспирантуре того же университета.

С 1995 года по 1997 год Емельяненко проходил службу в российской армии, сначала в пожарных войсках, а потом в танковой дивизии под Нижним Новгородом. В армии Фёдор продолжал тренировки, однако в виду специфики прохождения срочной службы больше работал со штангой, гирями, а также совершал кроссовые пробежки.

В 1999 году Фёдор женился на Оксане, с которой познакомился ещё в школьные годы в пионерлагере, где Федор был на спортивных сборах, а Оксана работала вожатой. В том же году у них родилась дочь Маша. В 2006 году пара развелась. Примерно в это же время, после поездки в Дивеево, началось воцерковление Фёдора. Серьёзно задумываться о вопросах веры Емельяненко начал ещё во время службы в армии, однако ярко выраженный характер вера Фёдора приняла с 2006 года.

29 декабря 2007 года у Фёдора и его давней подруги, Марины, родилась дочь — Василиса, а в октябре 2009 года Фёдор и Марина поженились. В июле 2011 года у четы Емельяненко родилась дочь Елизавета.