Kjellén var født på Torsö i dagens kommune Mariestad, der far hans var prest. Selv fullførte han gymnaset i Skara i 1880 og ble samme år immatrikulert ved Uppsala universitet. Han fullførte doktorgraden i Uppsala i 1891 og var dosent der årene 1890–1893. Fra 1893 underviste han ved Göteborg Universitet, der han var professor i statsvitenskap og statistikk fra 1901 til han mottok et prestisjetungt professorat i retorikk i Uppsala i 1916.