Алексей Улюкаев родился в 1956 году в семье аспиранта Московского института инженеров землеустройства (МИИЗТ). Его отец Валентин Хусаинович, сын дворника-татарина, стал уважаемым профессором, многолетним заведующим кафедрой земельного права этого института и автором нескольких учебников. Однако в школе Улюкаев не отличался ни прилежанием, ни хорошим поведением, перебиваясь едва ли не с двоек на тройки.

Провалившись на экзаменах в МГУ, он спасался от армии на должности лаборанта кафедры физики МИИЗТ, куда, вероятно, его устроил отец. Тем не менее он извлек уроки из неудачи и, взявшись за ум, сумел не только поступить и окончить экономический факультет МГУ, но и поступить в аспирантуру.

По её окончании в 1983 году он защитил кандидатскую диссертацию на актуальную, благодаря принятой тогда Продовольственной программе, тему «Объективные основы и пути развития научно-производственной интеграции в сельском хозяйстве». Но остаться в МГУ не удалось: Улюкаев смог устроиться лишь ассистентом кафедры политэкономии Московского инженерно-строительного института (МИСИ) и со временем дослужиться до доцента.