Gwen Stefani sinh ra và nuôi nấng tại Fullerton, California[8] và lớn lên trong một gia đình Công giáo Rôma. Cô đi học tại Trường trung học Loara ở Anaheim, California.[9] Cha của cô, Dennis Stefani, là người Mỹ gốc Ý còn mẹ của cô Patti Flynn là người Ireland. Gia đình cô rất yêu thích nhạc dân ca và đã giới thiệu những tác phẩm của Bob Dylan và Emmylou Harris cho con gái của họ. Cô là người con lớn thứ hai trong gia đình, có anh cả là Eric Stefani vốn là thành viên cũ của No Doubt nhưng đã chuyển hướng sang làm phim hoạt hình The Simpsons.[10].

Đa số các thành viên nữ trong gia đình Stefani là thợ may. Phần lớn quần áo của Stefani đều do cô hoặc mẹ cô làm ra. Cô đứng trên sân khấu lần đầu tiên tại trường TH Loara và hát bài hát "I Have Confidence" từ bộ phim The Sound of Music.[3][11] Cô cũng từng ở trong đội hình bơi lội của trường này với mong muốn giảm cân.[12]. Sau khi tốt nghiệp trung học trong năm 1987, cô đã nhập học vào trường Đại học bang California, Fullerton[13].