Stefani Germanotta nasceu na cidade de Nova Iorque em 28 de março de 1986, vinda de uma família ítalo-americana, filha mais velha de Joseph, um empreendedor de Internet, e Cynthia Germanotta (nascida Bissett). Aos onze, Germanotta frequentou um convento, o Convent of the Sacred Heart, uma escola católica romana privada no noroeste de Manhattan, mas afirmou não vir de uma família rica, dizendo que seus pais ambos vieram de famílias de classe baixa, então trabalharam por tudo, "minha mãe ficava doze horas por dia fora de casa, em telecomunicações, e o meu pai também" disse ela. Ela aprendeu a tocar piano aos quatro anos de idade, e escreveu a sua primeira canção de balada no intrumento aos treze; por volta dos quatorze, começou a comparecer em casas noturnas de apresentações livres ao microfone. Uma ávida atriz em musicais de ensino médio, Germanotta interpretou papéis principais como Adelaide em Guys and Dolls e Philia em A Funny Thing Happened on the Way to the Forum Ela descreveu a sua vida acadêmica na escola como "muito dedicada, estudiosa e disciplinada", mas também "um pouco insegura", como disse em uma entrevista: "Eu costumava ouvir brincadeiras por ser tanto provocativa como excêntrica, então comecei a abaixar o tom. Eu não me encaixava, e me sentia como uma estranha". Conhecidos discutem que ela não encaixava-se na escola: "Ela tinha um grupo central de amigos; era uma boa aluna. Ela gostava muito de garotos, mas cantar vinha em primeiro lugar", recordou um então colega do ensino médio. Referindo-se ao seu "expressivo livre espírito", Gaga disse à revista Elle: "Eu sou canhota"!
Aos dezessete anos, Germanotta ganhou uma admissão antecipada para a Tisch School of Arts da Universidade de Nova Iorque em 23 de agosto de 2003, e morou em um dormitório da cidade na Rua 11. Lá, ela estudou música e melhorou as suas habilidades de composição ao escrever dissertações e artigos analíticos, focando em assuntos como arte, religião, questões sociais e políticas. Ela sentiu que era mais criativa do que algum de seus colegas: "Uma vez que você aprende a pensar sobre arte, você pode ensinar a si mesmo", disse. Pelo segundo semestre de seu segundo ano, retirou-se da escola para focar em sua carreira musical. Seu pai concordou em pagar seu aluguel por um ano, sob a condição de que ela se rematriculasse para a Tisch se fosse mal-sucedida: "Eu abandonei a minha família inteira, consegui o apartamento mais barato que podia encontrar, e me dei mal até que alguém me ouvisse", disse ela.
