קיילי נולדה ב-28 במאי 1985 במלבורן, אוסטרליה. אביה הוא אוסטרלי בן הדור החמישי, ואמה באה ממייסטג, ויילס. ג'ונס חיה בוויילס עד גיל עשר, כאשר אמה ואביה, מילי ודניס ג'ונס, החליטו לעבור לאוסטרליה למען חיים טובים יותר. זמן קצר לפני לידת קיילי, רון קיבל תואר רואה חשבון ועבד במספר עבודות, בעוד שקרול עבדה רקדנית מקצועית. אחיה הצעיר של קיילי, ברנדן, הוא צלם חדשות באוסטרליה, ואחותה הצעירה דני מינוג גם היא זמרת ומנחה טלוויזיה. משפחת מינוג עברה לעיתים קרובות בפרברים שונים במלבורן כדי לקיים את ההוצאות שלהם, מה שגרם לקיילי להיות חסרת ביטחון. לאחר הלידה בתיכון התיכון, המשפחה עברה לאוק סטוד, ואילו אמה, מילי וג'ונס החליטו להופיע באוק הולס.
שרלין מיטשל