Kim Yo-jong được sinh ngày 26 tháng 9 năm 1987 với cha Kim Jong-il và mẹ Ko Yong-hui.[2] Cô và anh trai của mình, Kim Jong-un, được cho là có mối quan hệ thân thiết,[3] do đã chia sẻ những năm tháng cô lập khi hai anh em học cùng nhau ở Thụy Sĩ từ 1996 đến 2000, và ở Bắc Triều Tiên, "nơi mà sự cô lập về mặt xã hội và cảm xúc có vẻ như là một yếu tố quyết định trong cuộc sống ban đầu của họ ",[4] có thể là vì cha của họ Kim Jong-Il muốn đưa họ ra khỏi tầm ảnh hưởng của cha mình, Kim Nhật Thành.[5] Cô có thể đã học tại Đại học quân sự Kim Nhật Thành sau khi trở về nước. Cô cũng học ngành khoa học máy tính tại Đại học Kim Nhật Thành, nơi cô được cho là đã học với Kim Eun-gyong, con gái của người Nhật Bản bị bắt cóc Megumi Yokota.[6]