Bertha von Hessen-Philippsthal-Barchfeld war eine Tochter des Landgrafen Karl von Hessen-Philippsthal-Barchfeld (1784–1854) und dessen Ehefrau Auguste zu Hohenlohe-Ingelfingen (1793–1821).
Ihr Bruder Alexis (1829–1905) war paragierter Landgraf von Hessen-Philippsthal-Barchfeld und ihr anderer Bruder Wilhelm (1831–1890) preußischer Offizier.