Khánh Linh tên thật là Phạm Khánh Linh, là con gái trong một gia đình có truyền thống âm nhạc. Bố là nghệ sĩ ưu tú đàn bầu Phạm Ngọc Hướng (Nhà hát ca múa nhạc Việt Nam), mẹ là ca sĩ, nghệ sĩ ưu tú Vũ Dậu (Nhà hát nhạc nhẹ Trung ương), anh trai là nhạc sĩ Ngọc Châu. Năm bốn tuổi, cô học đàn và được tuyển thẳng vào hệ sơ cấp khoa piano Nhạc viện Hà Nội. Nhưng sau đó cô chuyển sang khoa thanh nhạc và được sự chỉ bảo, hướng dẫn của Nghệ sĩ nhân dân Quang Thọ. Khánh Linh rất mê nhạc nhẹ mặc dù theo học khoa opera.