塞西莉亞·佩恩-加波施金本名塞西莉亞·海倫娜·佩恩（Cecilia Helena Payne），1900年在英國白金汉郡文多爾出生，是埃琳娜·佩恩和三名子女的長女，一弟是考古學家。塞西莉亞的父親在她四歲時去世，她由母親撫養長大。她就讀於聖保羅女子學校，接著於1919年獲得獎學金進入劍橋大學纽纳姆学院學習物理學、化學和植物學。後來因為她聽了亚瑟·爱丁顿講述他到非洲拍攝日全食照片中太陽旁兩顆星的位置以確定阿尔伯特·爱因斯坦的廣義相對論演講，激起對天文的興趣。