Sean Patrick Astin s-a nascut pe 25 februarie 1971 in Santa Monica, California. Este fiul actritei Patty Duke. Oficial tatal lui era John Astin (Gomez din Familia Adams -1964), insa in 1994 teste de ADN au aratat ca tatul lui biologic este Michael Tell, cu care era maritata Patty pentru o scurta perioada (26 iunie - 6 iulie 1970). Cand avea doi ani, s-a nascut fratele sau, MacKenzie. Sean mai are trei frati vitregi mai in varsta, David, Allen si Tom din prima casnicia a lui John Astin.
A urmat scoala elementara la St. Paul the Apostle Elementary School. S-a dus la liceul Crossroads High School for the Arts. Astin a terminat la UCLA (University of California, Los Angeles) facultatile de istorie si engleza (literatura si cultura americana). A terminat si clase de master la Stella Adler Conservatory in Los Angeles.
Astin s-a casatorit cu Christine Harrell (Miss Indiana Teen USA, 1984) si are trei fete: Alexandra (27 noiembrie 1996), Elizabeth (6 august 2002) si Isabella (22 iulie 2005), fiecare avand ca si nume de mijloc Louise.