Jennifer Lynn Connelly se je rodila v Round Topu, New York, Združene države Amerike v gorah Catskill, kot hči Ilene, prodajalke starin in Gerarda Connellyja, proizvajalca oblačil. Njen oče je bil Katoličan z irskimi in norveškimi koreninami, njena mama pa je bila Judinja, šolana na Ješivi, s predniki, ki so izvirali iz Rusije in Poljske. Odraščala je v Brooklyn Heightsu, blizu brooklynskega mostu. Leta 1976 se je njena družina preselila v Woodstock, New York. Štiri leta kasneje se je družina preselila nazaj na Brooklyn Heights.