Rachel Anne McAdams nasceu em London, Ontário, mas cresceu em St. Thomas. Sua mãe, Sandra (Gale), é uma enfermeira, e seu pai, Lance, um caminhoneiro aposentado, a atriz tem dois irmãos mais novos, Kayleen, uma maquiadora de celebridades, e Daniel, um treinador pessoal. McAdams é descendente de ingleses, irlandeses, escoceses e galeses. Seu quinto bisavó materno, James Gray, foi um Lealista da guarda da Rainha durante a Revolução Americana e fugiu para o Canadá depois das Batalhas de Saratoga. Ela cresceu em uma família protestante, e atualmente é seguidora do cristianismo. Aos quatro anos de idade, começou a praticar patinação artística no gelo, mas recusou uma oportunidade de se mudar para Toronto aos nove anos para treinar patinação profissionalmente. Por conseguinte, o esporte tornou-se apenas um passatempo para atriz. Permaneceu na área do esporte até os dezoito anos, e ganhou prêmios regionais.