
Megan Fox est née à Oak Ridge dans le Tennessee. Elle est la fille de Gloria Darlene (née Cisson) et de Franklin Thomas Fox. Elle a des origines irlandaises, françaises et amérindiennes. Issue d'une famille catholique, elle est scolarisée dans des écoles catholiques pendant douze ans. Ses parents ont divorcé alors qu'elle avait 5 ans et a été élevée avec sa s½ur aînée, Kristi Branim Fox (née en 1974), par leur mère et leur beau-père, Tony Tonachio. Elle a déclaré qu'ils étaient tous les deux très stricts et qu'elle n'avait pas le droit d'avoir de petit ami ou d'inviter des amis à la maison. Elle a vécu chez sa mère et son beau-père jusqu'à ce qu'elle soit suffisamment autonome pour vivre financièrement seule.

Elle a commencé à prendre des cours d'art dramatique et de danse dès l'âge de 5 ans à Kingston dans le Tennessee. Elle a suivi des cours de danse puis elle est allée à la Kingston Elementary School et a fait partie de l'équipe de natation, les Clippers de Kingston. À l'âge de 10 ans, après s'être installée à St. Petersburg en Floride, Megan continue sa formation. À l'âge de 13 ans, Megan se lance dans le mannequinat après avoir remporté diverses récompenses comme les American Awards 1999 et Talent Convention. À l'âge de 17 ans, elle poursuit ses études par correspondance et part s'installer à Los Angeles afin de lancer sa carrière.

À l'école, Megan est victime de harcèlement scolaire, notamment parce qu'elle prend un médicament pour contrôler son hyperactivité. Plutôt que de manger à la cantine, elle mange dans les toilettes afin que les autres ne la bombardent pas avec des paquets de ketchup.[réf. souhaitée] Megan a déclaré que le problème n'était pas son physique, mais plutôt son attitude car elle avait plus d'affinités avec les garçons qu'avec les autres filles. Elle a également déclaré : « Je ne faisais pas partie des populaires au lycée, tout le monde me détestait, et j'étais tout le temps bannie, mes amis n'étaient que des garçons, j'étais très agressive et les filles ne m'appréciaient pas à cause de ça. Durant toute ma vie, je n'ai eu qu'une seule amie. » Dans cette même entrevue, elle a aussi dit : « Je détestais l'école et je n'ai jamais cru en l'éducation formelle. »

Elle raconte qu'à l'âge de 20 ans, elle s'est découverte une peur de l'avion et que depuis, à chaque fois qu'elle est dans un avion, elle écoute la musique de Britney Spears.
En 2011, le groupe Bowling for Soup a sorti une chanson intitulée Dear Megan Fox dans l'Extended Play de l'album Fishin' for Woos en référence à l'actrice.