T. fon Betmans Holvegs dzimis Prūsijas politiķa un muižnieka Feliksa fon Betmana Holvega (Felix von Bethmann Hollweg) un viņa sievas, francūzietes Izabellas Frederikas Luīzes, dzimušas de Ružmo (Isabella Frédérique Louise de Rougemont), ģimenē. Bērnībā auga disciplinētajā vidē, kurā valdīja tēva priekštati par kārtību un atbildību. Vasaras bērnībā pavadīja pie mātes radiem Parīzē, kur agri iepazina franču kultūru, dzīvesveidu un te izbaudīja mājās trūkstošo brīvības sajūtu. Pamatizglītību apguva pie mājskolotāja. Turpmāk mācījās internāta tipa ģimnāzijā Šūlfortā (Landesschule Pforta), kur 1875. gadā noslēguma eksāmenos uzrādīja labākos rezultātus klasē. Tekoši runāja franciski un angliski. Studijas uzsāka Strasbūras Universitātē (Université de Strasbourg), drīz pārgāja studēt tieslietas Leipcigas Universitātē (Universität Leipzig), noslēguma eksāmenus 1879. gadā kārtoja Berlīnes Humbolta Universitātē (Humboldt-Universität zu Berlin). Pretēji tā laika tendencēm, nekļuva par kādas studentu korporācijas biedru, viņu neaizrāva arī militārās karjeras iespēja.
1889. gadā T. fon Betmans Holvegs salaulājās ar Prūsijas Landtāga augšpalātas deputāta un muižnieka meitu Martu Elīzi fon Fīlu (Martha Elisa von Pfuel). Laulībā dzimuši četri bērni.