Theron urodziła się w Benoni na ówczesnej prowincji Transwal (teraz prowincja Gauteng) w Południowej Afryce. Jest jedynym dzieckiem Charlesa Theron (27 listopada 1947 – 21 czerwca 1991) i Gerdy Aletty Maritzm. Danie Theron, dowódca wojskowy Armii Burskiej w czasie II wojny burskiej, był przodkiem Charlize. Theron pochodzi z rodziny Afrykanerów, jest więc pochodzenia niderlandzkiego, francuskiego oraz niemieckiego. „Theron” jest nazwiskiem oksytańskim (oryginalnie pisane Théron), w języku afrikaans wymawiane [trɔn]. Dorastała na farmie rodziców w Benoni, niedaleko Johannesburga. 21 czerwca 1991 roku ojciec Theron, alkoholik, groził nastoletniej Charlize i jej matce, po czym zaatakował je i wystrzelił do nich z broni. Matka Theron zastrzeliła mężczyznę za pomocą własnego pistoletu. Zastrzelenie zostało prawnie uznane za samoobronę i matka Charlize nie została za nic oskarżona.