Theron dilahirkan di Benoni, Wilayah Transvaal, Afrika Selatan. Beliau merupakan anak tunggal kepada Gerda Jacoba Aletta (née Maritz)[3][4] dan Charles Jacobus Theron (lahir 27 November 1947).[4][5] Tokoh Perang Kedua Boer, Danie Theron adalah adik beradik moyangnya.[6] Beliau merupakan dari sebuah keluarga Afrikaner dan keturunan beliau termasuk Perancis, Jerman dan Belanda; Moyang Perancis beliau merupakan peneroka awal Huguenot di Afrika Selatan.[6] "Theron" merupakan nama keluarga Occita (asalnya dieja Théron) disebutkan dalam Bahasa Afrikaans sebagai [tron].

Beliau membesar di ladang ibu-bapanya di Benoni berdekatan Johannesburg.[7][8][9] Pada 21 Jun 1991, bapa Theron, seorang pemabuk,[9] secara fizikal menyerang ibunya dan kedua-dua mereka; ibu Theron kemudiannya menembak mati bapanya. Penembakan ini telah diputuskan secara undang-undang sebagai mempertahankan diri dan ibunya tidak menghadapi sebarang tuduhan.[10][11]

Theron menghadiri Sekolah Rendah Putfontein (Laerskool Putfontein).[12] Ketika berumur 13 tahun, Theron dihantar ke sekolah asrama dan memulakan pembelajarannya di Sekolah Seni Kebangsaan di Johannesburg.[9] Walaupun Theron fasih dalam Bahasa Inggeris, bahasa pertamanya adalah Bahasa Afrikaans.[13][14]