Huntington-Whiteley lahir di Rumah Sakit Freedom Fields, di Plymouth, Devon. Ibunya, Fiona (née Jackson), adalah instruktur kebugaran, dan ayahnya, Charles Andrew Huntington-Whiteley, adalah surveyor carteran.
Her ayah kakek buyut, Eric Huntington-Whiteley, berasal dari keluarga politik Inggris yang dikenal, dan adalah anak dari politisi Sir Herbert Huntington-Whiteley, 1st Baronet; Eric menikah Rosie nenek buyut, Enid Kohn, yang berasal dari keluarga Yahudi Polandia yang beremigrasi ke Inggris pada nenek yang 1870s.Rosie itu, Gillian, yang juga dari keluarga Yahudi, adalah putri dari Jacob Frank, seorang ahli bedah terkemuka di Sussex.
Huntington-Whiteley dibesarkan di sebuah peternakan dekat Tavistock, Devon. Dididik di Tavistock College, ia kemudian menyatakan bahwa ia diganggu dan diejek di sekolah karena memiliki nama ganda laras, payudara kecil dan bibir penuh.Huntington-Whiteley grew up on a farm near Tavistock, Devon. Educated at Tavistock College, she later stated that she was bullied and teased at school for having a double-barrelled name, small breasts and full lips.