劉詩詩出生於北京市[宣武區，目前已經併入西城區）的曲藝之家，祖父劉田利籍貫山東省無棣縣，是著名的[[西河大鼓]]表演藝術家，被譽為“鼓界泰斗”<ref>{{cite news | title=劉詩詩差點跟袁老學評書| url=http://liaoning.lnd.com.cn /htm/2015-03/09/content_4207229.htm | newspaper=遼沈晚報| date=2015-03-09 | access-date=2015-03-09 | archive-url=https://web.archive.org /web/20150402122054/http://liaoning.lnd.com.cn/htm/2015-03/09/content_4207229.htm | archive-date=2015-04-02 | dead-url=yes }}</ref> ，父母兩人都曾是工廠工人，後來劉詩詩的母親因健康原因內部退養，而父親則開始經商<ref name=family>{{cite video | title=視頻：劉詩詩從芭蕾少女到大明星的完美蛻變| url=http://tv.sohu.com/20110930/n321035473.shtml | publisher=搜狐視頻| date=2011-09-30}}</ref>。由於母親喜歡芭蕾的緣故，劉詩詩六歲便開始在[[中央芭蕾舞團]]業餘舞蹈學校學習芭蕾舞，小學四年級時考上北京藝術學校（現北京戲曲藝術職業學院），住校並接受專業的舞蹈訓練<ref name=family/>。 2002年，在結束了五年的中專學習後，年僅十五歲的她順利考入[[北京舞蹈學院]]芭蕾舞系。由於身體條件所限，她逐漸放棄了最初成為芭蕾舞者的夢想，打算畢業後成為一名芭蕾舞老師<ref name ="ballet">{{cite news | title=《步步驚心》人物篇： “若曦”戲裡戲外皆驚心| url=http://ent.sina.com.cn/v/m/2011-09-15/23243418279.shtml | newspaper=[[新快報]] | date =2011-09-15}}</ref>。