Kate McKinnon sinh ra và lớn lên tại Long Island Town, Sea Cliff, New York. Dưới cô còn có một em gái. Cha cô mất khi cô 18 tuổi.

Thuở bé, Kate McKinnon đã chơi nhiều nhạc cụ. Cô bắt đầu chơi piano khi cô 5 tuổi, chơi cello khi 12 tuổi, và tự học cách chơi đàn guitar khi cô 15 tuổi. Cô tốt nghiệp trường North Shore High School năm 2002, và tốt nghiệp Đại học Columbia năm 2006 với tấm bằng chuyên ngành sân khấu. Tại đại học, cô đồng sáng lập một nhóm hài kịch Tea Party, tập trung vào hài kịch âm nhạc. Cô đóng trong ba show Varsity: V109 " Dial D for Deadline", V110 "Off-Broadway" và V111 "The Sound of Muses". Cô cũng là một thành viên của Prangstgrüp, một nhóm hài kịch sinh viên tạo và ghi lại những trò chơi khăm.