Beyoncé é filha de Mathew Knowles um produtor musical conhecido por produzir e empresariar o grupo Destiny's Child, e Tina Knowles, figurinista e estilista de cabelo. O seu pai é afro-americano e sua mãe é crioula da Luisiana. Sua irmã Solange Knowles também é cantora, compositora e atriz. Seus avós maternos Lumis Albert Beyincé e Agnéz Deréon eram francófonos da Luisiana.
Foi educada na escola St. Mary's Elementary School, no Texas, na qual cursou dança, incluindo o balé e jazz. Seu talento vocal foi descoberto quando seu instrutor de dança começou a cantarolar uma música e ela acabou acertando as notas altas. Mesmo sendo uma menina tímida, começou a participar de vários shows de talentos na escola. Depois que superar a timidez, decidiu se tornar uma cantora. Aos sete anos ganhou um prêmio de mérito escolar pela versão da canção Imagine de John Lennon, música que ela cantou no show de talentos e foi aplaudida de pé. Também aí começou a ganhar a atenção da imprensa por ter sido mencionada no jornal Houston Chronicle, nomeada como candidata da região para o prêmio de artes The Sammy.
Em 1990, matriculou-se na escola de música Parker Elementary School, onde ela cantava com o coral da escola. Também já foi aluna da High School for the Performing and Visual Arts e depois da Alief Elsik High School. Na sua igreja era solista do coro, no qual cantou por dois anos, porque ela estava preocupada com a sua nova carreira. Com nove anos de idade, Kelly Rowland e ela fizeram um teste para um grupo de meninas; logo depois elas entraram em um grupo de rap e dança chamado Girl's Tyme, formado por seis garotas.
O grupo Girl's Tyme foi levado a um estúdio no norte da Califórnia para gravações. A voz principal do grupo era a de Beyoncé, pois os produtores achavam que ela tinha muito potencial para cantar. Apesar dos esforços para assinar com uma gravadora bem sucedida, o grupo não alcançou a procura desejada. Mesmo sem conseguir, Beyoncé não desistiu da carreira, depois de saber que cantores de música pop como Britney Spears e Justin Timberlake tinham passado pela mesma experiência.
Para gerenciar o grupo, o pai da cantora (que era naquela época um vendedor de equipamento médicos) deixou o trabalho em 1995 para dedicar-se inteiramente à carreira da filha. Beyoncé e a cantora Alicia Keys são amigas desde que tinham 14 anos de idade e elas fizeram uma parceria na música "Put It in a Love Song".