Va néixer a Estocolm, Suècia el gener de 2003, filla de l'actor Svante Thunberg i la cantant lírica Malena Ernman, qui va representar a Suècia a Eurovisió 2009. El seu avi patern, Olof Thunberg, també va ser actor.

Greta compte que la primera vegada que va sentir parlar de l'canvi climàtic va ser el 2011, quan tenia vuit anys, i no podia entendre per què s'estava fent tan poc a l'respecto. Tres anys més tard, es va deprimir i es aletargó, va deixar de parlar i menjar, i finalment va ser diagnosticada amb Síndrome d'Asperger,trastorn obsessiu-compulsiu, i mutisme selectivo.5 6 Si bé reconeix que la seva condició «l'ha limitat abans», no veu la Síndrome d'Asperger com un problema, i en canvi ho considera un «superpoder».