Charlotte von Klenau var datter av major Gustav Ludvig von Klenau (1703–72) og Bolette Cathrine From (1696–1788). Da hun var fem år gammel ble faren utstasjonert som premierløytnant i Norge, og Charlotte ble derfor satt i pleie hos en velbeslått slektning, Anna Sophie von den Osten. Denne var hoffmesterinne hos Frederik IVs datter prinsesse Charlotte Amalie, og prinsessen kom til å sørge for Charlottes oppdragelse og dannelse. Hun fikk tilkjent en livsvarig pensjon, ble introdusert for en rekke fornemme familier og fikk skolegang på fru Rolffs institutt i Nyborg.