อีวา กรีน เกิดที่กรุงปารีส เธอเป็นลูกสาวของนักแสดงหญิงชาวฝรั่งเศสที่ชื่อ มาเลน โจแบ กับทันตแพทย์ชาวสวีเดนชื่อ วอลเตอร์ เกรน แม่ของเธอเป็นชาวฝรั่งเศสที่เกิดในแอลจีเรีย โดยแม่ของเธอมีเชื้อสายยิว[2][3] กรีนเติบโตโดยไม่นับถือศาสนา[4] เธอกล่าวว่า "ฉันรู้สึกเสมือนเป็นพลเมืองของโลก ชีวิตและละครนี้ไม่มีขอบเขตขวางกั้น"[5] กรีนเป็นพี่ที่เกิดในช่วงสองนาทีก่อนหน้าน้องสาวฝาแฝดที่มีชื่อว่า จอย[6] เธอเติบโตในเขต 17 ของกรุงปารีส ที่เธอได้เข้าเรียนในอเมริกันสคูลออฟปารีส[ต้องการอ้างอิง] กรีนได้อธิบายว่าครอบครัวของเธออยู่ในชนชั้น "กระฎุมพี"[7] และได้กล่าวว่าน้องสาวของเธอต่างจากเธออย่างมาก[8] กรีนมีผมสีบลอนด์เข้มแบบธรรมชาติ เธอได้ย้อมผมของเธอเป็นสีดำตั้งแต่อายุ 15 ปี[9][10] นักแสดงหญิงชาวฝรั่งเศส-สวีเดนชื่อ มาริกา เกรน คือป้าของเธอ ส่วนดาราชื่อดังยุค 1980 ชื่อ เอซา ลังกินี เป็นลูกพี่ลูกน้องของเธอ[11][12]