Dianna Agron được sinh ra ở Savannah, Georgia nhưng lớn lên ở San Antonio, Texas và San Francisco, California. Cô là con gái của Mary và Ronald S. Agron, quản lý của chuỗi khách sạn Hyatt.[4][5][6] Gia đình của bố Agron xuất phát từ Nga và tên họ gốc của họ, Agronsky, được chính quyền Đảo Ellis thay đổi.[2] Bố cô sinh ra trong một gia đình Do Thái, còn mẹ cô được cải đạo thành Do Thái giáo;[7] Agron theo học ở một trường dạy tiếng Hebrew và đã trải qua lễ trưởng thành bat mitzvah.[7][8] Agron học tiểu học tại Burlingame Intermediate School và trung học tại Burlingame High School ở Burlingame, California.[3] Cô bắt đầu nhảy từ năm 3 tuổi,[9] và bắt đầu dạy nhảy khi ở độ tuổi thiếu niên.[6] Cô nói mình không "nổi tiếng" theo nghĩa thường thấy ở trường, nhưng cô vẫn có nhiều bạn bè từ những thành phần khác nhau.[10]

Khi 15 tuổi, cô biết được rằng bố cô bị đa xơ cứng. Trong một bài phỏng vấn với tạp chí Cosmopolitan, cô tiết lộ: "Đã có một chút thay đổi từ khi chuyện này xảy ra," cô nói. "Ở độ tuổi đó, bạn không thể tin được rằng bố mẹ mình rồi sẽ chết." Căn bệnh đó khiến mối quan hệ giữa bố mẹ cô tan vỡ và họ quyết định ly thân, một điều rất khủng khiếp đối với cô và em trai. "Tôi phải đóng vai trò là nhà trị liệu cho gia đình mình... trở thành chất keo hàn gắn." Cô tạm ngừng rồi nói, "Tôi vẫn chưa sẵn sàng để nói về những chuyện như thế."[11] Cô cũng tỏ ra rất kín đáo về đời tư của mình.[cần dẫn nguồn].