Gayheart ble født i Hazard i fylket Perry, og vokste opp i Pine Top i fylket Knott i Kentucky, som datter av en gruvearbeider og kullbilsjåfør. Hun er av irsk, italiensk og tysk avstamning. Hun flyttet til New York City i en alder av 15 år, der hun avsluttet sin utdannelse ved New York's Professional Children's School og senere ved Lee Strasberg Institute.