La madre di Margherita Hack, Maria Luisa Poggesi (1887-1960), toscana, era di religione cattolica; diplomata all’Accademia di Belle Arti, era miniaturista alla Galleria degli Uffizi. Il padre, Roberto Hack (1889-1971), era fiorentino di lontane origini svizzere di religione protestante impiegato alla Fondiaria come contabile, licenziato nel 1927 per motivi politici. Entrambi i genitori avevano abbandonato la loro religione d’origine per aderire alla Società Teosofica Italiana, per la quale Roberto Hack fu per un certo periodo segretario generale sotto la presidenza della contessa Gamberini-Cavallini, e poi presidente dal 1962 al 1971.

Dopo aver conseguito nel 1940 il diploma di maturità classica (senza esami di maturità, quell’anno, a causa dello scoppio della seconda guerra mondiale) presso il Liceo classico statale Galileo di Firenze, si laureò in fisica nel 1945 con una votazione di 101/110 con una tesi di astrofisica sulle Cefeidi (in particolare sulla cefeide FF Aquilae), realizzata presso l’osservatorio di Arcetri quando ne era direttore Giorgio Abetti, che per lei restò sempre un modello di scienziato, insegnante e gestore di un centro di ricerca scientifica.In gioventù Praticò con successo la pallacanestro e l’atletica leggera. Fu campionessa di salto in alto e in lungo in campionati universitari (sotto il regime fascista si chiamavano Littoriali. Ricordando la sua adolescenza disse: “Si era tutti nazionalisti, si andava alle adunate, si faceva sport, ci si divertiva un mondo.”