Родился 20 ноября 1928 года в городе Владимире в театральной семье, отец — Владимир Баталов, мать — актриса Нина Ольшевская. С 5-летнего возраста рос в семье писателя Виктора Ардова. С самого раннего детства мечтал стать актёром, и уже в возрасте четырёх лет начал показывать перед своей мамой сценки в ролях героя из сказок, индейца, моряка и путешественника. Во время учёбы в средней школе был равнодушен ко всему, что не имело отношения к искусству, из школьных предметов любил только историю и литературу. Будущий актёр был специалистом самого широкого профиля и увлечений, в свободное от учёбы время писал стихи и рисовал картины[4]. Впервые вышел на сцену во время войны в эвакуации в Бугульме, где его мать, актриса, Нина Ольшевская организовала свой театр.Отец — Владимир Баталов[27] (06 (19).09.1902—14.03.1964), актёр и режиссёр.

• Мать — Нина Ольшевская[27] (31.07 (13.08).1908—25.03.1991), из дворянской семьи, актриса.
• Дядя — Николай Баталов[27] (24.11 (06.12).1899—10.11.1937), актёр. Заслуженный артист РСФСР (1933).
• Тётя — Ольга Андровская (09 (21).07.1898—31.03.1975), актриса, педагог. Народная артистка СССР (1948).
• Старшая двоюродная сестра — Светлана Баталова (21.06.1923—09.04.2011), актриса театра и кино.
• Отчим — Виктор Ардов[27] (08 (21).10.1900—26.02.1976), писатель-сатирик, драматург, сценарист, публицист и карикатурист.
• Младший единоутробный брат — Михаил Ардов (род. 21.10.1937), писатель, публицист и мемуарист, клирик неканонической Российской православной автономной церкви, протоиерей, настоятель московского храма св. Царственных мучеников и Новомучеников и Исповедников Российских на Головинском кладбище, благочинный Московского благочиния РПАЦ, до 1993 года был священником Русской православной церкви, служил в Ярославской и Московской епархиях.
• Младший единоутробный брат — Борис Ардов (07.02.1940—23.08.2004), актёр театра и кино, режиссёр и художник-постановщик мультипликационных фильмов.
• Первая супруга (1948—1958) — Ирина Константиновна Баталова (Ротова) (25.11.1928—02.07.2007), дочь художника К. П. Ротова[28].
  • Дочь — Надежда Баталова (род. 1955), окончила институт иностранных языков, переводчик.
• Вторая супруга (1963—15.06.2017) — Гитана Леонтенко[27] (род. 18.08.1935), потомственная артистка цирка, танцовщица на лошади, цыганка по национальности.
  • Дочь — Мария Баталова[27] (род. 1968), окончила сценарный факультет ВГИКа, стала литератором, пишет сценарии, выпустила книгу, является членом Союза писателей и Союза кинематографистов России.