Immerwahr ble født 21. juni 1870 i landsbyen Polkendorf (i dag kjent som Wojczyce) i det som den gang var Preussen, men nå ligger i Polen. Hun var datter av Dr. Philip Immerwahr og Anna Krohn Immerwahr, og yngst av fire barn – tre søstre og én bror. Familien var jødisk, og faren hennes var også utdannet kjemiker – imidlertid kunne han ikke fortsette på universitetet, på grunn av sin jødiske religion. Han forsøkte deretter å bruke sine kjemikunnskaper til å skape en fabrikk, igjen uten å lykkes, og slo seg deretter til ro med å drive en gård. Gårdsdriften gikk bra, og ga gode inntekter, som gjorde det mulig for familien å gi barna en god utdannelse.