Warhol sinh ngày 6 tháng 8 năm 1928 tại Pittsburgh, Pennsylvania.[3] Ông là con thứ tư của Ondrej Warhola (tên Mỹ hóa: Andrew Warhola, Sr., 1889–1942)[4][5][6] và Julia (nhũ danh Zavacká, 1892–1972).[7] Hai vợ chồng có đứa con đầu tiên được sinh ra tại quê hương của họ và đã chết trước khi họ di cư tới Hoa Kỳ.

Cha mẹ ông là những người di dân Lemko tầng lớp lao động[8][9] từ Mikó (Miková ngày nay), nằm ở phía Đông Bắc của Slovakia ngày nay, lúc đó là một phần của Đế quốc Áo-Hung. Cha của Warhol di cư sang Hoa Kỳ vào năm 1914, và mẹ anh cũng di cư vào năm 1921, sau cái chết của ông bà Warhol. Cha của Warhol làm việc tại một mỏ than. Gia đình sống ở 55 Beelen Street và sau đó chuyển tới 3252 Dawson Street, Oakland, Pittsburgh.[10] Gia đình theo đạo Công giáo Byzantine và đi lễ nhà thờ thánh Gioan Byzantine Công giáo. Andy Warhol có hai người anh-Pavol (Paul) anh cả được sinh ra trước khi gia đình di cư; Ján được sinh ra tại Pittsburgh. Người con trai của Pavol, James Warhola, trở thành họa sĩ minh họa sách truyện cho trẻ em.

Năm lên lớp ba, Warhol đã mắc bệnh Sydenham (còn được gọi là điệu múa của Thánh Vitus), một bệnh về hệ thần kinh gây ra chuyển động tự phát của các chi, mà được cho là một biến chứng của sốt thấp khớp, gây ra vệt nám da.[11] Ông trở thành một người bệnh thần kinh với nỗi sợ hãi các bệnh viện và bác sĩ. Thường phải nằm liệt giường như một đứa trẻ, ông đã trở thành một kẻ bị ruồng bỏ ở trường và dính chặt với mẹ.[12] Khi ông phải nằm liệt giường, ông đã vẽ tranh, lắng nghe các đài phát thanh và sưu tập hình ảnh của các ngôi sao điện ảnh để xung quanh giường của mình. Sau này Warhol đánh giá giai đoạn này rất quan trọng trong sự phát triển nhân cách, thiết lập kỹ năng và sở thích của ông. Khi Warhol 13 tuổi, cha ông qua đời trong một tai nạn.[13]

Warhol tốt nghiệp Trung học Schenley vào năm 1945. Sau khi tốt nghiệp trường trung học, ý định của ông là nghiên cứu giáo dục nghệ thuật tại Đại học Pittsburgh với hy vọng trở thành một giáo viên nghệ thuật, nhưng kế hoạch thay đổi và ông ghi danh vào Đại học Carnegie Mellon tại Pittsburgh với chuyên ngành nghệ thuật quảng cáo. Trong suốt thời gian sinh viên, Warhol đã gia nhập câu lạc bộ Dance hiện đại và Hiệp hội nghệ thuật Beaux của trường.[14] Ông cũng từng là giám đốc nghệ thuật của tạp chí nghệ thuật sinh viên, Cano, vẽ tranh bìa năm 1948[15] và một tranh minh họa cả trang bên trong vào năm 1949.[16] Các bức tranh trên được cho là hai tác phẩm nghệ thuật đầu tiên của ông được xuất bản.[17] Warhol tốt nghiệp cử nhân thiết kế hình ảnh năm 1949.[18] Cuối năm đó, ông chuyển đến thành phố New York và bắt đầu sự nghiệp minh họa tạp chí và quảng cáo.