ท่านผู้หญิงพลอยไพลินเกิดเมื่อวันที่ 12 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2524 ที่เมืองแซนดีเอโก ประเทศสหรัฐ[1] เรียกสั้น ๆ ว่า คุณพลอย หรือ พะพอย เป็นพระธิดาคนโตในทูลกระหม่อมหญิงอุบลรัตนราชกัญญา สิริวัฒนาพรรณวดี กับปีเตอร์ แลดด์ เจนเซน อดีตพระสวามีชาวอเมริกัน มีน้องชายและน้องสาว คือ คุณพุ่ม และ ท่านผู้หญิงสิริกิติยา เจนเซน ตามลำดับ

ท่านผู้หญิงพลอยไพลินศึกษาวิชาการดนตรีที่โรงเรียนเพอร์เซลล์ (อังกฤษ: Purcell School) กรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ จบการศึกษาระดับปริญญาตรีด้านวิทยาการปัญญา (อังกฤษ: Cognitive Science) เกียรตินิยมอันดับ 1 จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย แซนดีเอโก[2] และศึกษาต่อระดับปริญญาโทบริหารธุรกิจที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์[3] หลังสำเร็จการศึกษาได้ทำงานเป็นที่ปรึกษาด้านการเงินบริษัทแมคคินซีย์ประจำฮ่องกง แต่หลังตั้งครรภ์ได้เดือนที่แปดก็ตัดสินใจย้ายกลับไปนิวยอร์ก และอาศัยอยู่ในอพาร์ตเมนต์ โดยให้เหตุผลว่าอยู่ใกล้กับครอบครัวของสามี[4]