Måns Zelmerlöw er sønn till Olle Zelmerlöw, lege og spesialist i kirurgi, og Birgitta Sahlén, professor i logopedi ved Lunds universitet. Etternavnet Zelmerlöw har en hundre år lang historie etter Måns Zelmerlöws tippoldemor Selma Löf. Zelmerlöw gikk ved en musikklinje ved Lars-Erik Larsson-gymnaset i Lund. Han konsentrerte seg om korsang og sang senere i koret i Lunds studentsångare. I 2002 medvirket han i en oppsetning av musikalen , der han spilte en av Josephs elleve brødre. Musikalen ble satt opp på Slagthuset i Malmö.