Hoàng Oanh tên thật là Huỳnh Kim Chi, sinh ngày 06 tháng 11 năm 1946 tại Mỹ Tho và trưởng thành ở Sài Gòn. Gia đình cô có 6 chị em, tuy chịu sự giáo dục nề nếp nghiêm khắc của cha, nhưng vì cũng là một nghệ sĩ, nên ông cũng tạo điều kiện cho cô phát triển tài ca ngâm.

Thuở nhỏ, Hoàng Oanh học bậc Tiểu học tại Phú Nhuận. Cô bắt đầu được cha dạy hát khi mới lên 5 tuổi và đến năm lên 8, cô trình diễn trên sân khấu lần đầu tiên tại Liên trường Võ khoa Thủ Đức với hai bản nhạc "Hương lúa miền Nam" và "Có một đàn chim".[4] Cô cũng góp mặt trong ban Thiếu nhi của Trọng Liêu, ban Tuổi Xanh của Kiều Hạnh và ban Việt nhi của Nguyễn Đức (cùng với Phương Hồng Quế, Phương Hồng Ngọc, Phương Hoài Tâm, Thanh Lan,..).[5]

Năm 11 tuổi, Hoàng Oanh học tại Trường Nữ Trung học Gia Long ở Sài Gòn nhưng vẫn thường xuyên đi thu âm và biểu diễn. Ngày 6 tháng 11 năm 1964, tại phòng thu băng đường Võ Duy Nguy (Chợ Cũ); trong lúc đang tập hát với ban nhạc của nhạc sư Nghiêm Phú Phi, nhà văn Lê Thanh Thái chụp mấy tấm hình tặng cô kèm theo bài thơ có hai câu:

Cũng vào năm đó, Hoàng Oanh được mời đi trình diễn đại nhạc hội ở Huế. Do có khiếu ngâm thơ và thường ngâm thơ trước khi hát, cô đã tạo nên sự khác biệt cho các phần trình diễn của mình trong suốt sự nghiệp và được đánh giá là "đủ tài ca ngâm".

Ngay từ lúc mới ca hát, cô đã sáng tác hai bản nhạc "Công chúa ngày xưa" và "Mưa Cao nguyên".[5]

Hoàng Oanh đi lên từ các ban thiếu nhi của Đài phát thanh Saigon, Đài phát thanh Quân đội từ thập niên 50. Cô đi hát từ rất sớm, trước cả những tên tuổi nổi danh vào cuối thập niên 50. Nhưng đến đầu thập niên 60, cô mới đủ tuổi, đủ độ chín, sẵn sàng để tung cánh chim bay vào bầu trời âm nhạc mộng mơ của tuổi xuân thì. Cho nên, dù tuổi đời của cô chưa phải là cao nhất trong các ca sĩ tiền bối nhưng tuổi nghề của cô rất dài. Cô góp tiếng trên các làn sóng phát thanh từ khi mới 5 tuổi, bước lên trình diễn trên sân khấu ca nhạc khi vừa 8 tuổi.