Jej ojciec był inżynierem, zaś matka archiwistką w wyższej szkole handlowej. Była najstarsza z trójki rodzeństwa. Rodzice Joplin zawsze uważali, że Janis trzeba poświęcić więcej uwagi niż pozostałym dzieciom. Dorothy Joplin powiedziała, że „[Janis] była niezadowolona i nieusatysfakcjonowana, gdy poświęcano jej za mało uwagi. Wzajemne zrozumienie nie wchodziło w grę”.
Jako nastolatka zaprzyjaźniła się z grupą wyrzutków, którzy zapoznali ją z twórczością artystów afroamerykańskiego bluesa, takich jak Bessie Smith oraz Lead Belly, których muzyka, według Janis, zainspirowała ją do podjęcia decyzji o rozpoczęciu kariery muzycznej. Dołączyła do lokalnego chóru, a następnie zaczęła słuchać takich bluesowych wykonawczyń jak Big Mama Thornton czy Odetta Holmes.
Początkowo jej pasją było malarstwo, później, wraz z grupą przyjaciół, zaczęła śpiewać wybrane piosenki nie tylko z gatunku blues, ale i folk. Twierdziła, że podczas nauki w szkole średniej im. Thomasa Jeffersona głównie unikała towarzystwa. Powiedziała: „Byłam nieprzystosowana. Czytałam. Malowałam. Nie darzyłam czarnuchów nienawiścią”. Będąc nastolatką, cierpiała na nadwagę. Jej skórę pokryły tak głębokie blizny i rozstępy, że musiała poddać się zabiegowi dermabrazji.