Kayla Mueller học Đại học Northern Arizona ở thành phố Flagstaff. Sau khi tốt nghiệp, Kayla dành khoảng một năm sống và làm việc cùng các nhóm cứu trợ nhân đạo ở phía bắc Ấn Độ, Israel và Palestine. Trở về Arizona, cô làm việc tại một phòng khám AIDS và trở thành tình nguyện viên tại trung tâm dành cho phụ nữ vào ban đêm. Kayla từng sang Pháp và sống cùng gia đình người bản địa để học tiếng Pháp. Năm 2012, cô quyết định sang Syria.

Kayla cùng các tổ chức cứu trợ khác giúp đỡ những người tị nạn Syria ở biên giới Thổ Nhĩ Kỳ từ tháng 12/2012. Cô tới thăm các trại tị nạn và chơi đùa, vẽ tranh cùng những đứa trẻ Syria. Kayla Mueller bị IS bắt tại thành phố Aleppo, Syria vào ngày 4 tháng 8 năm 2013, sau khi rời khỏi một bệnh viện của Tổ chức Bác sĩ Không biên giới Tây Ban Nha.