Zellweger dilahirkan di Baytown, Texas sebelum berpindah ke Katy, Texas. Bapa beliau, Emil Erich Zellweger, merupakan kelahiran Switzerland yang bekerja sebagai jurutera elektrik dan mekanikal.[2] Ibu beliau pula, Kjellfried Irene, merupakan kelahiran Norway,[3][4] merupakan seorang jururawat dan berpindah ke Amerika Syarikat untuk bekerja dengan sebuah keluarga warga Norwey di Texas.[5][6][7] Beliau mempunyai seorang abang, Andrew.

Sewaktu zaman persekolahan, Zellweger aktif dalam mengambil bahagian sukan termasuklah bola sepak, bola keranjang, besbol dan lain-lain lagi. [7] Beliau memasuki Sekolah Tinggi Katy dan menjadi ahli kumpulan sorak, ahli kelab drama dan gimnastik. Zellweger pernah berlakon dalam beberapa pementasan sekolah dan dipilih sebagai "Best Looking" untuk kelasnya sebelum tamat sekolah tinggi pada tahun 1997). Setelah itu, beliau memasuki Universiti Texas di Austin dalam bidang Bahasa Inggeris.[3]Zellweger merupakan pelajar cemerlang dan beberapa kali mendapat Anugerah Dekan. Beliau tamat pada tahun 1991. Beliau pernah terpikir untuk berhijrah ke Hollywood tetapi kemudiannya beliau memutuskan untuk menetap di Texas untuk mencari pengalaman. In 1991, Zellweger graduated from university with a BA degree in English. She considered moving to Hollywood but decided to stay in her home state, Texas, to seek more experience.