Sa mère, Judith-Julie Bernardt (1821-1876), modiste sans le sou et fille d'un marchand de spectacles néerlandais juif itinérant, était une courtisane parisienne connue sous le nom de Youle. La police a soupçonné Sarah elle-même d'avoir usé de ses charmes pour se faire une situation et soutenir ses dépenses. On ignore en revanche qui était son véritable père, Sarah ayant longtemps gardé le silence sur son état civil. Elle eut au moins trois sœurs et souffrit en particulier longtemps de la préférence de sa mère pour sa jeune sœur Jeanne-Rosine, également comédienne. Dans le but de prouver sa citoyenneté française, condition nécessaire pour pouvoir recevoir la Légion d'honneur, elle se créa en 1915 un faux acte de naissance en se déclarant fille de Judith van Hard et d'Édouard Bernardt qui selon ses différentes versions appartenait à une riche famille d'armateurs du Havre, ou y était un étudiant en droit. Certaines sources évoquent un officier de marine havrais, du nom de Morel.
Délaissée par sa mère qui choisit la vie mondaine à Paris, elle passe une petite enfance solitaire chez une nourrice à Quimperlé où elle ne parle que le breton. Le duc de Morny, l'amant de sa tante, pourvoit à son éducation en l'inscrivant dans l’institution de Mlle Fressard puis en 1853 au couvent des Grand-Champs à Versailles. Elle y devient mystique catholique. Elle y joue son premier rôle, un ange dans un spectacle religieux. Elle reçoit le baptême chrétien et envisage de devenir religieuse.
À quatorze ans, elle quitte la vie monacale et passe le concours du Conservatoire où elle est reçue:
« Tout le monde m'avait donné des conseils. Personne ne m'avait donné un conseil. On n'avait pas songé à me prendre un professeur pour me préparer ».
Elle prend aussi des leçons d'escrime, dont elle tirera profit dans ses rôles masculins comme Hamlet