三毛原名陈懋平，“懋”是族谱上属她那一辈分的排行，“平”是取和平之意，但因为学不会“懋”字的写法，三毛写名字时都把这个字省略了，并最终改名为陈平[2] [31] 。三毛的父亲陈嗣庆是一名律师，她的母亲名叫缪进兰。三毛在家中排行第二，她有一个大她三岁的姐姐陈田心与两个弟弟陈圣、陈杰。
1967年，三毛在西班牙结识了还在读高三的荷西·马利安·葛罗。此外，留学期间三毛也交了几任男友：在西班牙期间的一名日裔富商同学、在德国期间的一名后来成为外交官的德裔同学、以及在美国期间的一名台湾籍留美博士生，但是最后全数均无疾而终。1972年，三毛接受了在网球场上结识的一位年龄较长的德国教师的求婚，但他却因心脏病发猝死。
1972年，三毛再赴西班牙，与分开六年的荷西重逢。1974年，三毛与荷西在西属撒哈拉沙漠的当地法院公证结婚。1979年9月30日，荷西因潜水意外丧生，三毛在父母的扶持下回到台湾后，终身没有再嫁。
