周培源的曾祖父周为南早年曾当长工，一生勤劳节俭，除了种田之外，常到南山为人采石，一天挣28个铜钱。他为人正派，在宗族中享有威望，被众人推为族长。到了祖父周裕田这一代，逐渐发家置产，成为后村的首富，被人尊称为裕田公。周裕田生有一个儿子，三个女儿。儿子周文伯即是周培源的父亲。因家境宽裕，周文伯自幼读书，中了秀才，并曾两次赴南京参加乡试，未曾中举。后因父亲谢世，不得已当家立业，操持家政。这个乡间秀才，是村里首选的“大知识分子”，在十里八村，享有很高的知名度，并因办事公正而享有威望，邻里之间出现纠纷，也都找他评判。后来，他也成了周氏宗族的族长，被人尊称为“大先生”。他刚直不阿，公平正派，乐于助人的品格，深深地影响着周培源，以至形成了周家的家风。

　　周文伯青年时代正值康有为、梁启超维新变法，深受维新思想的影响，倾向于变法，富于创新精神。他放弃举业后，即致力实业。先后创办了昌达渔业公司、利用陶器公司、宜东蚕茧行、大有蚕种坊、信诚木行等产业。他的生意沿着长江流域发展，在上海，南京，汉口等地开设了自己的公司。他的蚕种坊出产的“虎牌”蚕种，有“铁种”之誉，一时名噪江浙。陶器公司署有“潜陶”铭文的紫砂产品，在1915年美国旧金山举办的巴拿马国际博览会上荣获头等奖。他卓立特行，举止常常与众不同，平时外出以马代步，昂首于马背之上，颇为威风潇洒。这道风景在宜兴罕有其匹，在江南地区恐怕也是十分鲜见的了。从耕读传家到兴办实业，这是一种历史性的变化，周文伯在宜兴近代史上，被称为开风气之先的人物。

　　在兴办实业的同时，他亦与时俱进，顺应潮流。他于1912年在后村创办了新式学堂——“作人小学”，以新式学堂代替旧日私塾，学校除了采用私塾的传统教材之外，同时引进商务印书馆发行的小学课本。学校还建立了董事会，划族中的公田为学田，以保证教育资金。周文伯自己带头卖掉良田30亩，捐大洋三百，建造校舍。在族人的捐赠下，有了一笔丰厚的资金，致使校舍宽敞明亮，校园里曲径回廊，小桥流水，富有江南园林气息。校董事会还聘请清末举人，教育家童伯章拟写办学方略、校训、校歌，确定办学目标。为营造重学风气，村里规定族中冬至、清明酒宴，高小以上可到大祠堂聚餐，高小以下文化者则只能到小祠堂聚餐，初中生，师范生可列席族中会议。有权发表自己的政见。周文伯为办好后村小学耗费了毕生精力，他的重教兴学的思想精神在宜兴有着深远的影响。建国后宜兴编写教育史，周文伯列人物传略第一人。

　　周培源的母亲冯瑛，出身于邻乡夏芳扶风桥妇科名医世家，端淑娴雅，慈爱谦和，为族人所称道。她生育了8个子女，但只有四个长大成人。周培源是独子，排行第二，上有姐姐巧红，下有妹妹保红和海红。

　　身为独子，又是两代单传，千亩地一棵苗，在这个富裕之家，小培源自然承托着疼爱与期望。顽皮来自天性，也来自宽松的家庭环境。三岁时，他便为“主持正义”挺身而出，竟敢拿一根擀面杖向父亲冲去，要与爱摆家长威风的父亲抗争。自然，以卵击石，娇嫩的屁股蛋便代为受过。这场“风波”，倒是使父亲醒悟，应对儿子严加管教，于是三岁半时，他就被送进本村的私塾去读书。毕竟，正是游玩的年岁，还没有读书的兴趣，日常生活也还不能自理，父亲便让姐姐陪读。因为身子太小，`坐在凳子上够不着桌子，所以，家里专门为他订做了一个高竹椅。椅子高了，坐在上面，双脚悬空，不能着地，只得转过身来，撅起屁股，爬上爬下，大家看惯了，也不觉好笑。

　　1905年，清朝政府明令废除科举制，推广学堂，后村一时未能办起学堂，但传统的私塾已产生了新变。授课内容不再是《三字经》，《百家姓》，《千字文》，而是商务印书馆印的初等小学一年级语文课本，开蒙便是“天地日月，山水土木”，属于周围具体景物，易学易懂。尽管如此，每天上下午各三堂课，对于一个幼小的孩子来说，也是相当难熬的。不但如此，祖母信佛，课余还要给他加码，逼他念经。“小和尚”念经，有嘴无心，他什么也不懂。好在念完经之后，祖母会赏他一个铜版，可以用来买零食。一次，正在佛堂念经时，一条蛇爬了过来，他不顾佛规而大开杀戒，把蛇打死后又跑回去继续念经，并且装作若无其事的样子，一个铜版则照领不误。

　　1910年，小培源在私塾里已经有了4年多的学龄。外婆家的夏芳村一位留洋归来的进士在家乡办起了洋学堂，叫做养源小学，在当地颇有影响。父亲认为洋学堂比私塾进步，有利于培源的成长，便把他送到养源小学读书，因为后村离夏芳有几里路，便让他住到舅舅家里。学堂开设语文、数学、体操等课程，使培源感到新鲜。以前他没有学过数学，一切都从头开始，但他对数学很有亲和力，非但不感到吃力，而且学得津津有味。第二年，辛亥革命爆发，清王朝垮了台。一次，他正上着课，父亲骑马来到学校，把他的辫子剪掉了。

　　清王朝垮了台，王纲解纽，社会秩序混乱，而新政权在相当一段时间内未能建立有效统治。宜兴地处苏，浙，皖三省交界，西南山区，是天目山余脉，林竹稠密，常有土匪出没。他们的势力猖獗时，甚至抵达太湖湖滨，打家劫舍，使人心惶惶。周文伯是宜兴有名的实业家，目标很大，在家难得安宁，于是，便举家迁往南京，在花牌楼开设“利用陶器公司”，经销宜兴蜀山、丁山的陶器。培源亦随家人转学到南京，就读于金陵大学附属小学。此时，他正当9岁。