Anne Jacqueline Hathaway chào đời vào ngày 12 tháng 11 năm 1982 tại Brooklyn, New York.[7] Cô sinh trưởng trong một gia đình có cha - ông Gerald Thomas Hathaway, là một luật sư và mẹ - bà Kathleen Ann "Kate" (nhũ danh McCauley), là một nữ diễn viên và cũng là người đã truyền cảm hứng cho Hathaway tiếp bước theo con đường nghiệp diễn của bà.[8] Trước đây, bà Kate đã từng đóng vai Phăng-tin trong chuyến lưu diễn vở nhạc kịch Les Misérables ("Những người khốn khổ") vòng quanh nước Mỹ lần đầu tiên.[9] Tròn sáu tuổi, gia đình cô chuyển đến Millburn, New Jersey và đây cũng là nơi cô đã lớn lên.[10] Hathaway có một người anh trai - Michael và một người em trai - Thomas, tổ tiên của cô là người Ai-len và Pháp nhưng cô lại mang trong mình dòng máu Đức và thổ dân Mỹ.[11] Tên của cô được đặt theo tên vợ của nhà soạn kịch nổi tiếng thế giới - William Shakespeare.

Thuở thiếu thời, Hathaway là người theo đạo Công giáo La Mã, cô coi việc đó có "giá trị thực sự mạnh mẽ" và cô cũng đã từng bày tỏ ý định muốn trở thành một nữ tu.[10][12] Nhưng đến năm 15 tuổi, cô quyết định từ bỏ ý nghĩ đó sau khi biết rằng anh trai của cô - Michael là một người đồng tính.[12] Cô nói rằng "Tôi nhận ra anh trai mình là người đồng tính, và tôi không thể ủng hộ một tôn giáo đã không ủng hộ anh tôi. Bây giờ tôi gọi mình là người Cơ Đốc giáo phi giáo phái, bởi vì tôi chưa tìm thấy được tôn giáo dành cho mình".[13] Trong năm 2009, Hathaway nói rằng niềm tin tôn giáo của cô là "một việc đang tiến triển".[12][14]

Anne Hathaway được theo học tại trường mẫu giáo Brooklyn Heights Montessori và trường tiểu học Wyoming Elementary School lúc còn cư trú tại Millburn.[15] Sau đó, Hathaway tốt nghiệp trung học Milliburn High School - ngôi trường cô đã diễn rất nhiều vai trong những vở kịch của trường, điển hình là vai diễn Winnifred trong vở nhạc kịch Once Upon a Mattress đã đem về cho cô đề cử giải Ngôi sao triển vọng của nhà hát Paper Mill dành cho màn trình diễn xuất sắc nhất đối với một nữ diễn viên trung học. Với phương pháp dạy học theo kiểu Montessori khuyến khích trẻ em phát triển tư duy và năng khiếu của chúng một cách tự do nên đã gieo vào lòng cô bé Anne một niềm tin mãnh liệt về năng khiếu của mình khi trong suốt khoảng thời gian học trung học, cô luôn là một ngôi sao sáng của trường với những vai diễn khó trong những vở kịch hay như Jane Eyre và Gigi tại nhà hát Paper Mill của New Jersey.[16] Cô cũng dành nhiều thời gian tập trung cho việc theo học chuyên ngành văn học Anh và nghiên cứu những cô gái trẻ vị thành niên tại trường đại học Vassar ở Poughkeepsie, New York trước khi chuyển sang việc nghiên cứu giới của trường Gallatin - một trường đại học đa ngành nhỏ trong trường Đại học New York, đề cập đến việc học lên đại học là một trong những quyết định đúng đắn và sáng suốt nhất của Hathaway, bởi vì cô rất thích được học với những người đang cố gắng để "trưởng thành".[17] Bên cạnh đó, cô cũng theo học tại Viện hàn lâm nghệ thuật Sân khấu Hoa Kỳ. Hathaway là nhân vật nhỏ tuổi nhất được nhận vào khóa học diễn xuất danh tiếng Barrow Group ở New York.[18]

Sở hữu chất giọng soprano, Hathaway có cơ hội biểu diễn danh dự trong hai năm 1998 và 1999 với tất cả trường trung học phổ thông phía đông nước Mỹ tại Carnegie Hall và đồng thời cô cũng đã trình diễn trong các vở kịch ở trường dự bị Seton Hall tại West Orange, New Jersey. Ba ngày sau màn trình diễn năm 1999 ở Carnegie Hall, cô được chọn tham gia một vai trong loạt phim truyền hình Get Real trên kênh Fox ở tuổi 16 như một bước khởi đầu đến với nghiệp diễn.[16]

Hathaway là một diễn viên sân khấu đã qua đào tạo và cô đặc biệt thích biểu diễn trên sân khấu nhạc kịch với vai diễn trong một bộ phim.[10] Phong cách của Anne dần định hình và cô bắt đầu làm cho khán giả nghĩ đến Judy Garland và Audrey Hepburn – hai biểu tượng của tài năng và sự thanh lịch tuyệt đối trong kinh đô điện ảnh Hollywood quá khứ.[19] Hathaway tâm sự rằng Garland là một trong những diễn viên yêu thích của cô[15] và nữ diễn viên Meryl Streep chính là thần tượng mà cô cần học hỏi và noi gương theo.[20]