Хлоя Грейс Морец родилась в Атланте. Её отец, Маккой, работает пластическим хирургом, а мать, Терри, — медсестрой. У неё есть четыре старших брата — Брэндон, Тревор, Колин и Итан.
В 2002 году она переехала вместе с матерью и старшим братом Тревором в Нью-Йорк, когда его приняли в театральную школу. Именно тогда она заинтересовалась актёрской карьерой