Selv om hun ble født i Paris og dermed fransk borger, ble mye av oppveksten tilbragt i USA, hvor hun også hadde statsborgerskap i tillegg til at hun ble sveitsisk pga. ekteskap med Tinguely. Hennes far var greve og bankier med amerikansk ektefelle. Paret hadde fem barn. Bankvirksomheten i Paris gikk konkurs i nedgangstidene etter 1928, og familien flyttet til USA i 1933. Niki de Saint Phalle ble tatt inn på Brearley School i New York City, men ble utvist etter å ha malt fikenblader på skolens statuer. Hun tok eksamen fra Oldfields School i Glencoe (Maryland) i 1947. Som tenåring arbeidet hun som modell, og kom på forsidene i Life (sept. 1949) og det franske Vogue (november 1952).