Loni Kaye Anderson ble født 5. august 1945 i Saint Paul i Minnesota. Hun var datter av miljøkjemikeren Klaydon Carl «Andy» Anderson og modellen Maxine Hazel. Anderson vokste opp i forstaden til Roseville og ble uteksaminert ved Alexander Ramsey Senior High School. Hun studerte deretter ved University of Minnesota. I selvbiografien sin, , fortalte Anderson at hennes far opprinnelig ønsket å kalle henne Leiloni. Han ombestemte seg da han innså at dette kunne resultere i kallenavnet «Lay Loni» (norsk: «Ligg med Loni»), og navnet hennes ble derfor bare Loni.