Lily Collins ble født i Guildford i Surrey, og er datter av den engelske musikeren Phil Collins og hans andre kone, Jill Tavelman. Moren er amerikansk, og var i sin tid formann i Beverly Hills Women's Club. Da hun var fem år skilte foreldrene seg, og Lily flyttet med moren til Los Angeles i California. Hun gikk på Harvard-Westlake School, og ble deretter student ved University of Southern California, der hun tok journalistikk som hovedfag.