هیلی الیزابت آتول متولد لندن، انگلستان، دارای تابعیت دوگانه بریتانیا و ایالات متحده است. هیلی که تنها فرزند بود، از نام بازیگر هیلی میلز نامگذاری شد. پدر و مادرش، آلیسون (کاین) و گرانت آتول، هر دو سخنران انگیزشی، در کارگاهی در لندن کتاب مقدس دیل کارنگی با عنوان خودیاری «چگونه دوستانی پیدا کنیم و بر مردم تأثیر بگذاریم» ملاقات کردند. مادرش انگلیسی (با اصل و نسب ایرلندی) و پدرش آمریکایی است. او در کانزاس سیتی، میسوری به دنیا آمد و تا حدودی از تبار بومی آمریکایی است