Hyoyeon được sinh ra vào ngày 22 tháng 9 năm 1989 tại Incheon, Hàn Quốc.[1] Gia đình của cô gồm bố mẹ và em trai Kim Min-gu.

Hyoyeon bắt đầu tập nhảy hip hop, jazz và Latin từ khi học tiểu học.[2] Năm 1999, cô theo học tại Winners Dance School, một trường dạy vũ đạo nổi tiếng tại Hàn Quốc chuyên về các phong cách vũ đạo hip hop.[3] Ở đây cô làm quen với Min, hiện là thành viên nhóm nhạc nữ Miss A. Hai người lập nên nhóm nhảy Little Winners và biểu diễn cùng nhau tại nhiều buổi diễn[4]

Hyoyeon thi tuyển vào S.M. Entertainment năm 11 tuổi thông qua SM 2000 Casting System. Cô cho biết bản thân cô không hề có ý định thi tuyển nhưng mẹ cô lại là fan hâm mộ của nhóm H.O.T. và đã đưa cô tới Seoul với hi vọng có thể nhìn thấy họ.[5] Trong phần dự thi của mình, Hyoyeon đã thể hiện một bài nhảy.[6] Năm 2004, cô được gửi đi học tiếng Trung Quốc tại Bắc Kinh, Trung Quốc cùng với Choi Siwon, thành viên nhóm nhạc nam Super Junior.

Trước khi ra mắt công chúng, Hyoyeon từng luyện tập vũ đạo với Janet Jackson, cũng như biểu diễn cùng BoA với vai trò vũ công trong chương trình M.net KM Music Festival năm 2005.