Chloë Moretz lahir di Atlanta, Georgia. Ibunya, Teri (née Duke), adalah seorang praktisi perawat, dan ayahnya, McCoy Lee Moretz, adalah seorang dokter bedah plastik. Moretz memiliki empat kakak: Brandon, Trevor, Colin dan Ethan. Dia telah digambarkan keluarganya sebagai "sangat Kristen". Dia adalah keturunan Jerman, Inggris, Skotlandia, Welsh, dan Swiss-Jerman. Salah satu kakak laki-lakinya, Trevor Duke Moretz, adalah pelatih akting dan mendampingi dia di perjalanan dan press date saat orang tuanya tidak dapat hadir. Moretz pindah dari Georgia ke New York pada tahun 2001, dengan ibu dan kakak laki-lakinya, Trevor, karena ia diterima di Professional Performing Arts School. Ini awalnya mulai tertarik di akting kariernya di Hollywood, dimulai ketika ia dan seluruh keluarganya pindah ke Los Angeles pada 2003.
