Родословная Роберта Де Ниро документально прослеживается начиная с прадеда — Джованни ди Ниро (Giovanni di Niro), который с женой Анджелиной Меркурио в поисках новой жизни эмигрировал в Америку из местечка Ферраццано региона Молизе, Италия. Предлог «di» превратился в частицу «De» по ошибке иммиграционной службы США.
У пары родился сын, который позже женился на Хелене О’Рейлли, дочери иммигранта из Ирландии Эдварда О’Рейлли. От этого брака, в свою очередь, в 1922 году родился Роберт Де Ниро-старший, ставший известным скульптором и художником-абстракционистом. Изучая живопись на курсах Ханса Хофмана в Провинстауне (Массачусетс), он познакомился с художницей Вирджинией Адмирал, а в 1942 году женился на ней. Через год у них родился сын Роберт, но, когда сыну исполнилось два года, пара развелась.