Фёдор родился в 1976 году в городе Рубежное Луганской области УССР в семье Владимира Александровича, сварщика, и Ольги Фёдоровны, преподавателя ПТУ[18]. По национальности — русский (см. подробнее). У Емельяненко есть старшая сестра Марина (р. 1974) и младшие братья — Александр (р. 1981) и Иван (р. 1988), Александр также выступал в ММА[19]. 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 семьёй 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. Неоднократно оставался в спортзале на ночь. 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[20]. 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»[19]. 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[19], а потом в танковой дивизии под Нижним Новгородом[21]. В армии Фёдор продолжал тренировки, однако из-за ограничений, связанных со срочной службой, больше работал со штангой, гирями, а также совершал кроссовые пробежки[19]. В этот же период родители Емельяненко развелись, но в отличие от своего брата Александра, Фёдор поддерживал отношения с отцом до его смерти в августе 2012 года[22].
В 1999 году Фёдор женился на Оксане, с которой познакомился ещё в школьные годы в пионерлагере, где Фёдор был на спортивных сборах, а Оксана работала вожатой[23]. В том же году у них родилась дочь Маша. В 2006 году пара развелась[24]. Примерно в это же время, после поездки в Дивеево, началось воцерковление Фёдора[25]. Серьёзно задумываться о вопросах веры Емельяненко начал ещё во время службы в армии[25], однако ярко выраженный характер вера Фёдора приняла с 2006 года.
29 декабря 2007 года у Фёдора и его давней подруги, Марины, родилась дочь — Василиса[26][27], а в октябре 2009 года Фёдор и Марина поженились[28]. В июле 2011 года у четы Емельяненко родилась дочь Елизавета[29]. В середине 2013 года Емельяненко развёлся с Мариной и вернулся к первой жене — Оксане, с которой обвенчался в церкви[30]. 27 марта 2017 года СМИ сообщили, что у супругов родилась дочь[31]. 30 января 2019 года у Емельяненко родилась пятая дочь[32].