Seu pai, Pete Hernandez, tem nacionalidade porto-riquenha, e a sua mãe, Bernadette "Bernie" Hernandez (falecida em 1 de junho de 2013) era filipina. Sua mãe emigrou para o Havaí ainda criança, e o seu pai mudou-se inicialmente de Porto Rico para o Brooklyn, em Nova York, na adolescência, antes de fixar residencia no Havaí e posteriormente conhecer Bernie. Com seis anos de idade, Peter foi apelidado de "Bruno" pelo seu pai, devido a sua semelhança com o jogador de wrestling profissional ítalo-americano Bruno Sammartino. Os pais de Mars se conheceram durante um concerto, onde a sua mãe era uma dançarina de hula-hula (dança típica do Havaí), e o seu pai tocava percussão. Mars é um dos seis filhos do casal, sendo o terceiro mais velho, tendo vindo de uma família musical, que o expôs a uma mistura diversificada dos géneros reggae, rock, hip hop e rhythm and blues . Além de dançarina, sua mãe era cantora, e o seu pai era multi-instrumentista e constantemente usava a sua habilidade musical para interpretar canções de rock'n'roll de Little Richard. O tio materno de Peter era cover de Elvis Presley. Com de três anos de idade, o seu tio o tinha levado a um espectáculo, onde este cantou músicas de Michael Jackson, The Isley Brothers, e The Temptations. Aos quatro anos, Peter começou a se apresentar por cinco dias por semana com a banda da sua família, The Love Notes, na qual ele ficou conhecido na ilha por sua personificação de Miní Elvis Presley.