Smith sinh ngày 25 tháng 9 năm 1968 tại Philadelphia, Pennsylvania, là con của Caroline (Bright), một quản trị viên hội đồng trường học Philadelphia, và Willard Carroll Smith Sr., một cựu chiến binh Không quân Hoa Kỳ và kỹ sư làm lạnh. Ông lớn lên ở khu phố Wynnefield của Tây Philadelphia, và được nuôi dưỡng theo đạo Baptist. Ông có một chị gái lớn tên là Pamela và hai anh em trai, cặp song sinh Harry và Ellen. Smith theo học tại Our Lady of Lourdes, một trường tiểu học Công giáo tư nhân ở Philadelphia. Cha mẹ ông ly dị khi ông 13 tuổi, nhưng thực sự không ly dị cho đến khoảng năm 2000. Smith theo học tại Trường trung học Overbrook. Trong khi đã được báo cáo rộng rãi rằng Smith từ chối học bổng để theo học Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), ông không bao giờ nộp đơn vào đại học vì ông "muốn cưỡng hiếp".
Điểm SAT cao