Zelmerlöw sa narodil v starobylom juhošvédskom meste Lund v lekárskej rodine. Jeho matka Birgitta Sahlénová je logopedička a profesorka na miestnej univerzite, otec Sven-Olof Zelmerlöw pracuje ako chirurg. Má mladšiu sestru, baví ho futbal, tenis a golf.