Xuân Mai sinh trưởng trong một gia đình có truyền thống về nghệ thuật, cha là ca sĩ Tuấn Cảnh từng theo học trường Văn hóa Nghệ thuật Hà Nội, mẹ cô là nghệ sĩ guitar Thu Thu quê gốc Tiền Giang mang quốc tịch Mỹ cùng gia đình từ năm 1979, nhưng lại dành thời gian sống nhiều hơn ở Việt Nam. Xuân Mai đã mang quốc tịch Mỹ từ khi chào đời với cái tên Trương Hoàng Xuân Mai. Tên Sabrina là do cậu của Mai đặt vì cậu Mai muốn Mai giống cô Sabrina (một diễn viên nổi tiếng của Mỹ vào thời đó)
