Jessica Alba est née à Pomona en Californie de Catherine (née Jensen) et Mark Alba. Jessica Alba est d'origine danoise et française par sa mère, alors que son père est d'origine mexicaine^[5]. Ses parents se sont mariés très jeunes. Son grand-père maternel a été officier marinier pendant 30 ans^[6] dans la marine américaine, et a servi dans le Pacifique durant la Seconde Guerre mondiale. Il est devenu par la suite percussionniste de l’United States Marine Band. Jessica Alba a été élevée dans une famille de l'armée de l'air américaine avec son frère Joshua et ses grands-parents jusqu'à ses 17 ans. À cause de la carrière militaire de son père, la famille de Jessica s'est déplacée au Mississippi et au Texas avant de revenir en Californie.
Jessica, durant son enfance, a été confrontée à de nombreuses maladies : elle a eu deux atélectasies, plusieurs pneumonies et une rupture de l'appendice. Ces maladies l'ont isolé des autres enfants à l'école, car elle « était si souvent à l'hôpital que personne ne la connaissait suffisamment pour être ami avec elle ».
Son état de santé s'est amélioré à son arrivée en Californie. Elle a obtenu son diplôme de fin de lycée à 17 ans et a pu ensuite suivre les cours de théâtre de l’Atlantic Theater Company.