เฌอมาลย์เป็นบุตรสาวของพลเรือตรี สิริศักดิ์ บุญยศักดิ์ กับธัญดา นิลภิรมย์ (ชื่อเดิม จิราภรณ์)[1] มีพี่สาวร่วมบิดามารดาคือดารัณ บุญยศักดิ์ (ชื่อเดิม สินิทธา)[1] เธออยู่ในครอบครัวแม่เลี้ยงเดี่ยว และได้รับการเลี้ยงดูจากยุพิน กฤษณรัตน์ ผู้เป็นยาย[2][3]

เฌอมาลย์จบการศึกษาระดับประถมศึกษาโรงเรียนเซนต์โยเซฟระยอง[4] จังหวัดระยอง ต่อมาได้ศึกษาในระดับมัธยมศึกษาตอนต้น โรงเรียนโยนออฟอาร์ค[4] กรุงเทพมหานคร และมัธยมศึกษาตอนปลาย โรงเรียนบดินทรเดชา (สิงห์ สิงหเสนี)[4] ระดับปริญญาตรีคณะบริหารธุรกิจ วิทยาลัยลุ่มน้ำปิง (ปัจจุบันคือวิทยาลัยนอร์ทเทิร์น) จังหวัดตาก[5]

ในวัยเยาว์เธอเคยเปลี่ยนไปนับถือศาสนาคริสต์นิกายโรมันคาทอลิก[6] ครั้นจำเริญวัยขึ้นจึงหันไปนับถือศาสนาพุทธ[7] ซึ่งช่วงต้นปี พ.ศ. 2555 เธอกล่าวถึงทัศนคติที่มีต่อศาสนาว่า "พลอยเป็นคนที่นับถือศาสนาพุทธ แต่นับถือศาสนาคริสต์ด้วยครึ่งหนึ่ง ซึ่งพลอยจะขอเชื่อในสิ่งที่พระพุทธเจ้าสอนเท่านั้น พลอยไม่เชื่อเรื่องดวง พลอยเป็นคนที่เชื่อในตัวเองมากกว่า..."[8] แต่ภายในปี พ.ศ. 2555 นั้นเองเธอได้หันไปนับถือศาสนาคริสต์นิกายโปรเตสแตนต์[9][10]