Phil Bredesen er av norsk avstamning, og vokste opp i New Jersey, New York og Massachusetts, ettersom faren var kaptein i United States Army. Foreldrene ble separert i 1951, og Bredesen bodde hos moren og mormoren, som var enke, i Shortsville i New York. Han har bachelorgrad i fysikk fra Harvard University fra 1967.