Cardellini sinh ra ở Redwood City, California, con gái của Lorraine (nhũ danh Hernan), một người nội trợ, và Wayne David Cardellini, một doanh nhân. [1] Cô là con út trong gia đình bốn người con. [2]Cardellini được nuôi dạy trong môi trường Công giáo. [3]Cô tham gia diễn xuất lần đầu tiên ở tuổi 10, khi cô hát trong vở kịch của trường. Sau đó, cô đã hành động trong một số sản phẩm của trường và bắt đầu tham gia các buổi học kịch. Cô tốt nghiệp trường Trung học Công giáo St. Francis gần đó vào năm 1993, [4] sau đó chuyển đến Los Angeles để tìm kiếm vai trò trong truyền hình và điện ảnh. Cardellini là một thí sinh trong một chương trình năm 1994 Hãy chọn đúng giá, giành được một lò sưởi. [4]