1980年，张柏芝出生于香港油麻地和佐敦之间的八文楼，她的父亲张仁勇出生在上海。张柏芝的妈妈有英国国籍，在跟张仁勇结婚之前曾经有过一段婚姻，跟张仁勇再婚后生育有张柏芝、张豪龙和张柏文。

张柏芝从小喜欢唱歌，进入学校之后，她是班上一些文艺演出的积极参与者和组织者。9岁时，她的父母宣布离婚。13岁时，她随母亲前往澳大利亚墨尔本就读中学，其后考入当地的Camberwell Girls Grammer School学校在澳大利亚读书期间，她曾瞒着家人出去做兼职。

1998年，张柏芝从澳大利亚的高中毕业后返回香港，被星探挖掘，接拍了一支柠檬茶广告，正式开始了她的演艺生涯。