เลโอนา ลูวิส เกิดที่เมืองสต็อก นิววิงตัน เขตแฮคนี่ย์ ในกรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ เป็นบุตรีของออรัล โจเซีย ลูวิส คนงานชาวแอฟริกัน-แคริบเบียน และมาเรีย ลูวิส คนงานชาวเวลส์ เมื่ออายุได้ 5 ปี เธอได้เข้าศึกษาโรงเรียนการแสดงซิลเวีย ยัง และต่อมาสถาบันอิทาเลีย คองติ และโรงเรียนการแสดงและเทคโนโลยีแห่งลอนดอน ตามลำดับ

เลโอนา เขียนเพลงเป็นครั้งแรกเมื่อมีอายุ 12 ปี ในขณะนั้นเธอได้เข้าร่วมการแข่งขันแสดงความสามารถหลายๆรายการและได้รับชัยชนะ หลังจากออกจากโรงเรียน เลโอนาต้องทำงานหลายอย่างเพื่อหาเงินสำหรับอัดอัลบั้ม อย่างเช่นการเป็นสาวเสิร์ฟและพนักงานต้อนรับในโรงแรม

เลโอนา เขียนและอัดเพลงหลายๆเพลงซึ่งบรรจุอยู่ในเดโม่อัลบั้ม อย่างเช่น Twilight[1] และเมื่ออายุ 15 ปี เธอได้อัดเพลง "Lovin' You" ของมินนี่ ริเพอร์ตัน โดยมีมาร์เลย์ เจ วิลส์ทำหน้าที่เป็นโปรดิวเซอร์ให้ หลังจากนั้นทั้งสองได้รับเชิญจากค่ายโซนี่ให้เดินทางไปยังสหรัฐอเมริกา

หลังจากที่ไม่ประสบความสำเร็จกับการเซ็นสัญญา เลโอนาได้ตัดสินใจหยุดพักและเข้าเรียนต่อในมหาวิทยาลัย ก่อนที่แฟนหนุ่มของเธอจะชักชวนให้เข้าร่วมประกวดในรายการ The X Factor[2]