Su madre Paola es profesora de italiano y latín en una escuela secundaria y su padre Antonio un contratista del sector de la construcción, antiguo militante del neofascista Movimiento Social Italiano (MSI).

[5]​ Tras su elección como diputado en 2013 se convirtió en la mano derecha de Beppe Grillo y el otro fundador del movimiento, el empresario Gianroberto Casaleggio.

[8]​ En septiembre de 2017 se postuló para las elecciones primarias para elegir al candidato a primer ministro y líder político del Movimiento 5 Estrellas:[9]​ ganó con 30,936 votos, equivalentes a aproximadamente 82 % de votantes.

En su discurso en el Templo de Adriano enumeró todos los éxitos del M5S bajo su liderazgo y atribuyó su renuncia a los enfrentamientos internos dentro del Movimiento, refiriéndose a los opositores internos que "están en la retaguardia y vienen al frente sólo para apuñalar por la espalda" [15]​ Di Maio había sido contestado por una parte del partido que consideraba que no era compatible el liderazgo del Movimiento 5 Estrellas con su puesto como ministro.

[20]​ Está a favor de las uniones civiles entre personas del mismo sexo y la adopción en casos especiales , considerando que las adopciones para parejas de personas con el mismo sexo deben abordarse por referéndum.

En Italia tenemos casos en los que el poder judicial ha reconocido a niños en una pareja del mismo sexo.

Si tenemos que regular estos casos, encontramos una solución, pero cuando enfrentamos este debate hablamos de niños, porque los niños no son un derecho, a menudo solo hablamos de padres».