Stefani Joanne Angelina Germanotta nació el 28 de marzo de 1986 en Manhattan, en la ciudad de Nueva York. Fue la primera hija del matrimonio conformado por Joseph Germanotta, un empresario de Internet, y Cynthia Bissett. Tiene una hermana llamada Natali, nacida en 1992. Posee ascendencia italiana y, de forma más distante, franco-canadiense. Es zurda; comenzó a tocar el piano a los cuatro años de edad, y a los trece compuso su primera balada. Al año siguiente, empezó a presentarse en noches de micrófono abierto. Sobre su afición a la música, comentó:

«No sé exactamente de dónde salió mi afinidad por la música. Pero es lo que más fácil me sale. Mi mamá siempre cuenta la historia bochornosa de que cuando tenía tres o incluso menos años, me ayudaba a subir al piano y tocaba las teclas. Supongo que le dijo a mi papá: "Tiene que estudiar piano". Empecé a tomar clases con una mujer increíble, era grandiosa, es una gran amiga. Era muy buena [tocando] el piano, así que mis primeros instintos fueron trabajar muy duro practicando. Para navidad, mi padre me dio un cancionero de Bruce Springsteen y allí estaba "Thunder Road", que es mi canción favorita de Bruce. Y mi papá dijo: "Si aprendes a tocar esta canción, pediremos un préstamo para comprar un piano de cola". Fue lo más difícil para mí. Normalmente tocaba piezas de quince páginas y ahora, había una canción de Bruce Springsteen. Abrí el libro y había acordes de guitarras, era muy confuso, no lo entendía. Así que empecé a leer el cancionero y finalmente lo pude hacer».