Năm người thân ngã xuống qua hai cuộc kháng chiến, bà ngoại là Bà mẹ Việt Nam Anh hùng, người cha là Anh hùng Lực lượng vũ trang nhân dân.
Năm 1964, khi mới 12 tuổi, ông Huỳnh Xuân Thanh rời quê Quảng Nam, vượt Trường Sơn ra miền bắc học tập. Trước chuyến đi kéo dài khoảng ba tháng ấy, cậu học trò nhỏ đã sớm tham gia công việc liên lạc cho cơ sở cách mạng ở Quảng Nam-Đà Nẵng.