Woody Allen sinh ngày 1 tháng 12 năm 1935 tại Thành phố New York trong một gia đình gốc Do Thái, bố ông là Martin Königsberg (1900 - 2001) còn mẹ là bà Nettea Cherrie (1908-2002), Woody còn một em gái là Letty (sinh năm 1943).

Allen học phổ thông tại trường Midwood High School. Ông được đặt biệt hiệu là "Red" (Đỏ) vì mái tóc hung đỏ của mình và gây ấn tượng với bạn bè vì tài làm ảo thuật với những quân bài[2]. Mặc dù trên phim Woody Allen thường đóng vai những người cô độc và lạc lõng giữa xã hội, sự thực thì ở trường phổ thông ông lại là một học sinh rất nổi tiếng và là một vận động viên bóng rổ và bóng chày cừ. Người đạo diễn tương lai làm thêm bằng cách viết truyện cười cho báo. Ở tuổi 16 ông bắt đầu lấy nghệ danh Woody Allen. Sau khi tốt nghiệp phổ thông, Allen vào học điện ảnh và truyền thông tại Đại học New York (New York University) nhưng nhanh chóng bị đuổi vì thường đi học muộn và thiếu chuyên cần[3]. Sau khi bị đuổi khỏi Đại học New York, ông vào học tại trường cao đẳng City College of New York.