Терон родилась в Бенони (провинция Трансвааль, Южная Африка), и была единственным ребёнком в семье Герды Джейкоб Алетты и Чарльза Джейкоба Терона. По материнской линии актриса имеет немецкие, а по отцовской — французские и голландские корни. Шарлиз приходится правнучатой племянницей бурскому офицеру Дани Терону. Родители Терон владели фермой и фирмой по строительству дорог, которой управляла Герда Терон. Детство Терон прошло на ферме родителей в Бенони, недалеко от Йоханнесбурга, где она училась в Путфонтейнской начальной школе. Общаясь с работниками родительской фермы, выходцами из различных народов Африки, она овладела зачатками 26 местных языков и диалектов; впоследствии, наравне с родным африкаансом, — свободно овладела английским. Ферма находилась среди дикой природы; впоследствии во многом именно это обстоятельство оказало влияние на её решение стать активисткой движения за защиту прав животных. В 6 лет Шарлиз начала посещать уроки балета. В возрасте 13 лет она была отправлена в школу-интернат и начала обучение в Национальной школе искусств в Йоханнесбурге.