Lollia Paulina est la petite-fille de Marcus Lollius Paulinus, qui avait été consul en -21. Son père était Marcus Lollius Paulinus, un ancien consul et sa mère Volusia Saturnina, sœur du sénateur et consul Lucius Volusius Saturninus. Sa grand-mère maternelle était lointainement apparentée à l'empereur Tibère. L'oncle maternel de son père était le sénateur et consul Marcus Aurelius Cotta Maximus Messalinus. Une sœur cadette de Paulina était Lollia Saturnina qui épousa le consul Decimus Valerius Asiaticus à qui elle donna un fils. Paulina devint très riche après avoir hérité de biens appartenant à des membres de sa famille.