Ocasio-Cortez sinh ra trong một gia đình Công giáo ở quận Bronx, Thành phố New York vào ngày 13 tháng 10 năm 1989. Cô là con gái của Blanca Ocasio-Cortez (née Cortez) và Sergio Ocasio-Roman.[9] Cô có một người em trai tên là Gabriel.[10] Cha cô là người gốc Puerto Rico sinh ra ở The Bronx và về sau trở thành một kiến trúc sư; mẹ cô sinh ra tại Puerto Rico.[11][12][13] Ocasio-Cortez sống với gia đình trong một căn hộ ở khu Parkchester, The Bronx[12] cho tới lúc năm tuổi thì chuyển về sống trong ngôi nhà ở vùng ngoại ô Yorktown Heights.[12][14]

Ocasio-Cortez học tại Trường Trung học phổ thông Yorktown và tốt nghiệp năm 2007.[15] Thời còn học cấp ba và đại học, Ocasio-Cortez còn có biệt danh là "Sandy Ocasio".[16] Cô từng đoạt giải nhì ở hạng mục vi sinh học tại Hội chợ Khoa học và Kỹ thuật Quốc tế Intel năm 2007 với dự án nghiên cứu ảnh hưởng của các chất chống oxy hóa lên tuổi thọ của loài giun tròn Caenorhabditis elegans.[17][18] Để vinh danh những nỗ lực của cô, Phòng thí nghiệm Lincoln MIT đã đặt tên cô cho một tiểu hành tinh nhỏ: 23238 Ocasio-Cortez.[19][20] Trong thời gian học cấp ba, cô từng tham gia các hoạt động tại Hội Lập pháp Trẻ Lorenzo de Zavala (LDZ) của Viện Tây Ban Nha Quốc gia ("National Hispanic Institute's Lorenzo de Zavala Youth Legislative Session"). Về sau cô trở thành Bộ trường Ngoại giao của LDZ khi đang học tại Đại học Boston. Ocasio-Cortez đã được trao Học bổng nghiên cứu sinh John F. Lopez.[21]

Sau khi tốt nghiệp trung học, Ocasio-Cortez học tại Đại học Boston. Cha cô mất do ung thư phổi vào năm 2008 khi cô đang học năm thứ hai,[22][23] và Ocasio-Cortez phải tham gia vào một cuộc chiến pháp lý lâu dài để chứng thực di chúc của cha và giải quyết các vấn đề về tài sản của ông. Cô cho rằng trải nghiệm này là bài học "đầu tay về cách mà những luật sư do tòa chỉ định giải quyết tài sản có thể làm giàu bằng tiền của những gia đình còn đang phải chật vật để xoay xở trước một bộ máy đầy sự quan liêu."[24] Trong những năm học đại học, Ocasio-Cortez được làm thực tập sinh cho Thượng nghị sĩ Ted Kennedy, đảm nhiệm các vấn đề về đối ngoại và di trú.[25] Cô hồi tưởng lại như sau: "Tôi là người duy nhất nói được tiếng Tây Ban Nha, và thế là khi mới chỉ có 19-20 tuổi, bất cứ khi nào có ai gọi đến kêu cứu cho người chồng của mình vì ông ấy vừa bị ICE lôi đi ngay trên phố, tôi là người phải nhấc máy. Tôi là người phải giúp họ định hướng được hệ thống đó."[25] Ocasio-Cortez tốt nghiệp đại học loại cum laude[26] vào năm 2011 với tấm bằng Cử nhân song ngành quan hệ quốc tế và kinh tế học.[21][27][28][29]