Kelly Clarkson s-a născut în Fort Worth, Texas. Este al treilea și cel mai mic copil al lui Jeanne Rose Clarkson, profesoară de clasa întâi, și al lui Stephen Michael Clarkson.
Părinții lui Clarkson au divorțat când aceasta avea șase ani, după ce fuseseră căsătoriți timp de șaptesprezece ani. Familia s-a mutat apoi în Burleson,Texas, unde mama ei s-a recăsătorit. Ea are origini grecești (de la un străbunic matern), englezești, irlandeze, germane și scoțiene. Mama ei este descendentă a senatorului republican Isaiah Rose, a cărui poveste de viață a fost discutată în episodul din emisiunea Who Do You Think You Are? , în 2013.
Clarkson a urmat cursurile Școlii medii Pauline G Hughes și ale Liceului Burleson. Inițial a vrut să devină biolog marin, dar s-a răzgândit după ce a văzut filmul Jaws. În clasa a șaptea, unul dintre profesorii ei a auzit-o cântând pe un hol și a rugat-o să dea o audiție pentru corul școlii.
În liceu, Clarkson a jucat în musicaluri precum Annie Get Your Gun, Seven Brides for Seven Brothers și Brigadoon. Ea a cântat la spectacolul de talente din liceu, după care un membru al publicului i-a împărtășit câteva cuvinte de inspirație: "Dumnezeu ți-a dat acest dar. Trebuie să cânți. Ești menită să cânți". Clarkson a continuat să cânte și în curând a început pregătirea clasică, în speranța că muzica va fi biletul ei pentru o bursă la facultate.
După ce a terminat liceul, Clarkson a primit burse complete la Universitatea din Texas din Austin, la Universitatea din North Texas și la Berklee College of Music. Cu toate acestea, ea a renunțat la facultate pentru a urma o carieră în muzică, spunând: "niciodată nu ești prea bătrân pentru a merge la facultate".