Никомаха была дочерью афинского политика и полководца Фемистокла и его второй жены. Её отец происходил из знатного жреческого рода Ликомидов, чья генеалогия восходила к герою ЛикуШаблон:SfnШаблон:Sfn. Имя матери неизвестно, но исследователь Роберт Литтман предположил, что она была Шаблон:Нп5 — единственной дочерью-наследницейШаблон:Sfn. По мнению историка Салли Хамфрис, имя Никомаха («Побеждающая в битве») было политически мотивированным. Скорее всего, девушка получила его в честь побед греков над персами в 480 году до н. э. и родилась вскоре после них, когда её отец был в зените славыШаблон:Sfn.
Согласно Плутарху, у Фемистокла было десять детей, пять мальчиков и пять девочек. Никомаха была дочерью от второго брака, в котором родились ещё две девочки — Мнесиптолема и Асия. Так как сестры не имели полнородных братьев, все они стали наследницами своей матери. Никомаха оставалась незамужней при жизни своего отца, после смерти Фемистокла в Магнесию-на-Меандре приехал его племянник ФрасиклШаблон:Ref+, который женился на Никомахе и удочерил её младшую сестру — Асию. Старшая из сестер, Мнесиптолема, вышла замуж за Археполида — сына Фемистокла от первого бракаШаблон:Ref+. Эти эндогамные браки объяснялись стремлением родственников Фемистокла сохранить состояние, унаследованные дочерьми второй жены, внутри семьиШаблон:SfnШаблон:Sfn.
