ווטסון נולדה בפריז, צרפת, בתם של עורכי הדין האנגלים ג'קלין לוזבי וכריס ווטסון. ווטסון חיה במייסון-לפיט ליד פריז עד גיל חמש. הוריה נפרדו כשהייתה צעירה; לאחר גירושים, ווטסון עברה לגור עם אמה באוקספורד שייר בעוד היא מבלה את סופי השבוע בבית אביה בלונדון. ווטסון הצהירה כי היא דוברת קצת צרפתית, אם כי "לא כל כך טוב" כפי שהייתה. לאחר שעברה לאוקספורד עם אמה ואחיה, היא למדה בבית הספר הדרקון באוקספורד, ונשארה שם עד גיל 2003. מגיל שש, היא רצתה להיות שחקנית, והתאמנה בחטיבת אוקספורד של Stagecoach Theatre Arts, בית הספר במשרה חלקית שבו למדה שירה, ריקוד ופעילות. עד גיל עשרה, ווטסון ביצעה ארבעה שעות בכל יום במחזות תיאטרון ומופעות ליד פריז, ליד אוניברסיטת אוקספורד.
עד חמש שעות ביום