Lucille Désirée Ball dilahirkan pada 6 Ogos 1911, di 60 Stewart Avenue di Jamestown, New York, [11] anak pertama dan anak perempuan tunggal kepada pasangan Henry Durrell "Had" Ball, seorang penjaga talian untuk Bell Telephone, dan Désirée Evelyn "DeDe" (née Hunt) Ball. [12] Keluarganya merupakan ahli gereja Baptist . Nenek moyangnya kebanyakannya berbangsa Inggeris, dengan beberapa orang adalah Scotland, Perancis dan Ireland. [13] [14] Terdapat juga antara mereka merupakan peneroka terawal di Thirteen Colonies, termasuk Elder John Crandall dari Westerly, Rhode Island, dan Edmund Rice, seorang pendatang awal dari England ke Massachusetts Bay Colony . [15] [16]

Kerjaya bapa Ball sering memerlukan keluarga mereka berpindah semasa zaman kanak-kanak Lucy. Mereka berpindah dari Jamestown, tempat Lucy dilahirkan, ke Anaconda, Montana, dan kemudian ke Trenton, New Jersey . Pada 28 Februari 1915, semasa tinggal di Wyandotte, Michigan, bapa Lucy meninggal dunia akibat demam kepialu pada usia 27 tahun ketika Lucy baru berusia tiga tahun. [17] [18] Pada masa itu, DeDe Ball sedang mengandung anak keduanya, Fred Ball (1915–2007). Ball tidak dapat mengingati banyak mengenai kematian bapanya kecuali seekor burung terperangkap di dalam rumah, yang menyebabkan ornithophobia sepanjang hayatnya. [19]

Ibu Ball kembali ke New York, tempat datuk dan neneknya untuk membantu membesarkan Lucy dan adiknya Fred di Celoron, sebuah perkampungan peranginan musim panas di Tasik Chautauqua. Rumah mereka berada di 59 West 8th Street (kemudian dinamakan semula kepada 59 Lucy Lane).

Empat tahun selepas kematian Henry Ball, DeDe Ball berkahwin dengan Edward Peterson. Semasa mereka mencari kerja di bandar lain, ibu bapa Peterson menjaga Lucy dan Fred. Datuk dan nenek tiri Ball adalah pasangan Sweden puritan yang tidak membenarkan cermin dalam rumah kecuali satu di atas sinki bilik mandi. Apabila Lucy ditangkap mengagumi dirinya di dalam cermin, beliau telah dihukum dengan teruk. Beliau kemudian berkata bahawa tempoh masa ini sangat mempengaruhinya, ia terjadi selama tujuh atau lapan tahun. [20]

Apabila Lucy berumur 12 tahun, bapa tirinya telah menggalakkannya untuk mengikuti uji bakat bagi organisasi Shriner yang memerlukan penghibur untuk barisan korus persembahan seterusnya. [13] Semasa Ball berada di atas pentas, beliau menyedari bahawa persembahan adalah cara terbaik untuk mendapat pujian. [13] Pada tahun 1927, keluarganya terpaksa berpindah ke sebuah apartmen kecil di Jamestown selepas rumah dan perabot mereka dijual untuk menyelesaikan isu perundangan. [21]