Lamarr ble født Hedwig Maria Eva Kiesler i en jødisk familie i Wien i Østerrike-Ungarn. Hennes far var Emil Kiesler, en bankier fra Lemberg. Hennes mor Gertrud, født Lichtwitz, var en pianist fra Budapest. Som barn studerte Hedy ballet og klaver. Da hun arbeidet med Max Reinhardt i Berlin, omtalte han henne som «den vakreste kvinne i Europa». Hennes mor kalte henne «Snøhvit» på grunn av hennes kullsvarte hår, porselenshvite hud og lyse, grågrønne øyne.