Gwen Stefani ble født i Fullerton i California, men vokste opp i Anaheim. Hennes far, Dennis, er italiensk amerikaner og hennes mor, Patti, er av irsk og skotsk nedstamming. Hun har en søster, Jill, og to brødre, Eric og Todd. Stefani gikk på Loara High School og var med på skolens svømmelag. Hennes scenedebut var i en talentkonkurranse som skolen arrangerte, der hun fremførte sangen «I Have Confidence» fra musikalen . Senere studerte hun på California State University i Fullerton. Hennes første jobb var å skrubbe gulv på en Dairy Queen, og hun har også arbeidet i en dagligvareforretning. Stefani er en fjern slektning av Madonna. Hennes grandtantes svigermor deler etternavn med Madonna.