บิลลี ไอลิช ไพเรต เบร์ด โอคอนเนลล์ เกิดวันที่ 18 ธันวาคม พ.ศ. 2544 ณ ลอสแอนเจลิส รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา,[4] เธอเป็นลูกสาวของ แม็กกี้ เบร์ด และ แพทริค โอคอนเนลล์ โดยทั้งคู่ก็มีชื่ออยู่ในวงการบันเทิงเช่นเดียวกัน.[5][6][7] เธอมีบรรพบุรุษเป็นชาวไอริช และชาวสกอตแลนด์[8] ("ไอลิช" มาจากภาษาไอริช ที่หมายความว่า "เอลิซาเบธ")[9] และเติบโตที่ Highland Park ใน ลอสแอนเจลิส[4][10][11] เธอได้รับการศึกษาที่บ้านจนอายุ 8 ปีเธอจึงได้เข้าร่วม Los Angeles Children's Chorus[12] ทำให้เธอได้เริ่มร้องเพลงตั้งแต่ยังเด็ก และเริ่มเขียนเพลงตั้งแต่อายุ 11 ปี โดยมีพี่ชายของเธอ Finneas O'Connell ที่ได้เริ่มเขียนเพลง พร้อมกับโปรดิวเพลงของตัวเองให้กับวงของเขาไปก่อนหน้าแล้ว[12]