Sandu dilahirkan pada 24 Mei 1972 di komune Risipeni, yang terletak di Daerah Fălești di Republik Sosialis Soviet Moldavia (di bawah RSS). Beliau dilahirkan dalam keluarga Grigorie dan Emilia Sandu,[9] dengan ayahnya ialah seorang doktor haiwan dan ibunya pula seorang guru.[10][11] Dari tahun 1989 hingga 1994, beliau mengambil jurusan pengurusan di Akademi Pengajian Ekonomi Moldova (ASEM). Dari tahun 1995 hingga 1998, beliau mengambil jurusan hubungan antarabangsa di Akademi Pentadbiran Awam (AAP) di Chișinău. Pada 2010, beliau lulus dari Sekolah Kerajaan John F. Kennedy di Universiti Harvard. Dari tahun 2010 hingga 2012, Sandu bekerja sebagai Penasihat kepada Pengarah Eksekutif di Bank Dunia di Washington, D.C.. Sandu juga bertutur dalam bahasa Rusia, Sepanyol dan Inggeris sebagai tambahan kepada bahasa ibundanya Romania.