Cô tên thật là Trần Thị Cẩm Ly, sinh ngày 30 tháng 3 năm 1970 tại Sài Gòn. Nguyên quán ở Quy Nhơn, Bình Định. Cô là con thứ ba (vì vậy thường được các fan hâm mộ gọi là Chị Tư theo thông lệ miền Nam) trong một gia đình có 6 anh chị em, cha là nhạc sĩ Trần Quang Hiển, hai em gái Hà Phương và Minh Tuyết cũng là ca sĩ (hiện đang định cư tại Mỹ và là ca sĩ của Trung tâm Thuý Nga). Năm 2004, cô kết hôn cùng nhạc sĩ Minh Vy (tên thật là Đoàn Hữu Minh). Hiện nay Cẩm Ly có hai con gái là Cẩm Uyên (2005, tên thường gọi là Thỏ) và Cẩm Anh (2008, tên thường gọi là La).