سید ضیا طباطبایی یزدی در تابستان ۱۲۶۸ شمسی در شیراز متولد شد. پدرش سید علی آقا یزدی از خطبای مشهور عهد مظفری است که در اواخر سلطنت ناصرالدین شاه به حوزهٔ علمیهٔ نجف رفت. وی در پی درخواست مظفرالدین میرزای ولیعهد از میرزای شیرازی به‌منظور اعزام یکی از روحانیون حوزه برای زعامت دینی هموطنان به ایران بازگشت. سید علی آقا در زمان مشروطه تنها در چارچوب اقدامات مظفری با مشروطه خواهان موافق بود؛ اما بعدها در صف مخالفان مشروطه طلبان و همرزم شیخ فضل‌الله نوری قرار گرفت و حتی در دوران استبداد صغیر به ساری نیز تبعید شد. مادرش نیز دختری شیرازی بود که پدرش در سفری به شیراز با وی ازدواج کرد و سید ضیاء نیز نخستین فرزند وی بود.

سید ضیاء در حدود یک‌سالگی همراه با والدین خود به تبریز برده شد. تحصیلات مقدماتی خود را توسط معلمان خصوصی در منزل فراگرفت. سپس، با ورود به مدرسهٔ ثریای تبریز، علاوه بر دروس جدید، زبان روسی را نیز فراگرفت. پس از آن به شیراز بازگشت و علاوه بر تحصیلات مذهبی، به فراگیری زبانهای فرانسه و انگلیسی نیز پرداخت.

سید ضیاء از دوران بلوغ تعارضاتی در رفتارش داشت. او گاه هیئت و شکل ظاهریِ خویش را تغییر می‌داد، لباس روحانی را از تن به‌درمی‌کرد و با کت و شلوار و پاپیون و کلاه در ملأ عام حاضر می‌شد و به تفریحاتی چون موسیقی، شکار و… می‌پرداخت. در پانزده‌سالگی، هم‌زمان با مشروطه‌خواهیِ مردم شیراز، فعالیت سیاسی خود را با حمایت از مشروطه با روزنامه‌نگاری آغاز نمود که البته هرچند یک بار به‌دلیل توقیف، به تأسیس روزنامه‌ای دیگر اقدام نمود. وی در ۱۷سالگی با همکاری دایی خود در اسفند ۱۲۸۵ نشریات اسلام و کمی بعد ندای اسلام را در شیراز منتشر کرد و به حمایت از مشروطه پرداخت. با توقیف نشریه، سید ضیاء که جان خود را در خطر می‌دید، با تغییر لباس به همراه هیئت تحریریه خود به تهران آمد. وی که در مشروطه کمتر به جنبه‌های «مشروعه» آن توجه داشت، در هجرت بزرگ علما و تجار به شهر قم در مرداد ۱۲۸۵ خود را در صف آنان قرار داد.