Ariana Grande groeide op in Boca Raton in Florida. Ze is de dochter van Joan Grande, een directeur van een telefoon- en alarmsysteembedrijf en Edward Butera, eigenaar van een grafischontwerpfirma in Boca Raton. Toen Ariana Grande acht jaar was scheidden haar ouders. Ze begon op jonge leeftijd met zingen en acteren. Ze heeft een oudere halfbroer, Frankie Grande, die werkzaam is als acteur, danser en producent.

Toen Ariana Grande 13 jaar oud was, begon ze na te denken over een muziekloopbaan, maar legde eerst haar focus op acteren. Op haar veertiende had ze een meeting met haar managers. Ze vertelde toen dat ze graag een r&b-album wilde maken, maar dat ging niet door. Haar managers noemden het een "lastig doel" en vroegen zich "wie nou een r&b-album van een veertienjarige wil kopen".

Vanwege haar passie voor acteren was Ariana Grande veel in lokale theaterproducties te zien. Zo heeft ze in de musicals The Wizards of Oz en de musical van Belle en het Beest gespeeld. Ook deed ze ervaring op met zingen op verschillende evenementen. Ze zong op 8-jarige leeftijd het nationale volkslied van de Verenigde Staten voor de Florida Panthers. In 2008 maakte Ariana Grande haar acteerdebuut in de Broadwaymusical 13, waarin ze Charlotte speelde. Ze verliet de middelbare school toen ze in de musical begon te spelen. Haar school gaf haar huiswerk mee en ze kreeg tevens privéles thuis. Ze was toen 15 jaar. Haar acteerwerk ontving positieve recensies. Ze ontving voor haar rol een National Youth Theatre Association Award. In 2009 speelde ze in de aflevering "Bad bad news" van The Battery's Down.

Ariana Grande was vroeger rooms-katholiek, maar dat veranderde nadat haar halfbroer Frankie Grande verbannen werd uit de katholieke kerk toen bekend werd dat hij homoseksueel is. Volgens Ariana Grande ligt de basis in dat "als je goed voor anderen bent, goede dingen op je pad zullen komen".