La mayoría de sus antepasados eran de los antiguos estados de Hannover y Bremen en el noroeste de Alemania de hoy; tiene una bisabuela estadounidense de ascendencia principalmente británica, con antepasados franceses e italianos más distantes , y algunos antepasados de lo que ahora son los estados bálticos, entonces en la Rusia imperial. La familia Albrecht estaba entre las familias hübsche ("cortesanas" o "gentiles") del Electorado y el Reino de Hannover, un estado que estaba en una unión personal con el Reino Unido —y sus antepasados habían sido médicos, juristas y funcionarios desde el siglo XVII. Su tatarabuelo, George Alexander Albrecht, se mudó a Bremen en el siglo XIX, donde se convirtió en un rico comerciante de algodón, parte de la élite hanseática y cónsul austrohúngaro desde 1895. Se casó con Louise Dorothea Betty von Knoop (1844–1889), hija del barón Johann Ludwig von Knoop, uno de los empresarios más exitosos del Imperio Ruso del siglo XIX .
Los abuelos del padre de Von der Leyen fueron el comerciante de algodón Carl Albrecht (1875-1952) y Mary Ladson Robertson (1883-1960), una estadounidense que descendía de una familia de plantadores en Charleston, Carolina del Sur. Sus antepasados estadounidenses desempeñaron un papel importante en la colonización británica de las Américas, y ella desciende de muchos de los primeros colonos ingleses de Carolina, Virginia, Pensilvania y Barbados, y de numerosos gobernadores coloniales. Entre sus antepasados se encontraban los gobernadores de Carolina John Yeamans, James Moore, Robert Gibbes, Thomas Smith y Joseph Blake, el vicegobernador de Pensilvania Samuel Carpenter y el revolucionario estadounidense y vicegobernador de Carolina del Sur James Ladson. La familia Ladson era propietaria de grandes plantaciones y su antepasado James H. Ladson poseía más de 200 esclavos cuando se abolió la esclavitud en los Estados Unidos; sus parientes y antepasados se encontraban entre los más ricos de la Norteamérica británica en el siglo XVIII, y ella desciende de uno de los traficantes de esclavos más grandes de las Trece Colonias, Joseph Wragg. Carl y Mary eran los padres del abuelo de Ursula von der Leyen, el psicólogo Carl Albrecht, conocido por desarrollar un nuevo método de meditación y por su investigación sobre la conciencia mística. Es sobrina del director de orquesta George Alexander Albrecht y prima hermana del director titular de la Ópera Nacional Holandesa Marc Albrecht.