Kelly Brianne Clarkson è nata a Forth Texas, ed è cresciuta nella cittadina di Burleson, un sobborgo di Forth Worth. È la terza e ultima figlia di Jeanne Rose e Stephen Michael Clarkson; ha un fratello e una sorella, Jason e Alyssa. Quando aveva sei anni i suoi genitori divorziarono dopo diciassette anni di matrimonio. Si trasferirono quindi a Burleson, dove la madre si risposò.

La sua famiglia ebbe problemi finanziari, e dopo il divorzio dei suoi genitori, la musica divenne il suo rifugio. Ha frequentato la Pauline G. Hughes Middle School e la Burleson High School. Alle medie una sua insegnante la sentì cantare nel corridoio della scuola e le chiese di entrare a far parte del coro. Alle superiori si esibì in vari musical e cantò al talent show della sua scuola, e dopo questo un membro del pubblico le disse alcune parole ispiratrici: "Dio ti ha dato un dono. Devi cantare. È il tuo destino." Lei continuò a cantare e cominciò anche a prendere lezioni, sperando che la musica le avrebbe procurato una borsa di studio.

Finite le superiori le vennero offerte varie borse di studio, ma le rifiutò perché "non si è mai troppo vecchi per andare al college."