Линдсей Лохан родилась 2 июля 1986 года в Нью-Йорке. Выросла она в Меррике и Колд-Спринг-Харборе на Лонг-Айленде (Нью-Йорк). Линдсей — старший ребёнок Дины Лохан (девичья фамилия Салливан) и Майкла Лохана. У Линдсей есть трое младших братьев и сестёр, которые также работают актёрами и моделями: Майкл мл. (снялся с Линдсей в «Ловушке для родителей»), Алиана («Али») и самый младший ребёнок в семье Дакота («Коуди»). У Лохан есть ирландские и итальянские корни, она получила католическое воспитание. В семье её матери были «очень верующие ирландские католики», а её прадедушка, Джон Л. Салливан, был основателем движения «В защиту жизни» в Лонг-Айленде. Лохан ходила в школу «Cold Spring Harbor High School» в Лонг-Айленде, где она делала успехи в естествознании и математике до 11 класса, а потом перешла на домашнее обучение.

Родители Линдсей поженились в 1985 году, разошлись когда ей было три года, а потом вновь сошлись. Они снова разошлись в 2005, а окончательный развод состоялся лишь в 2007 году. Её отец, Майкл, бывший биржевой маклер с Уолл-стрита и бизнесмен, унаследовал макаронную фабрику от отца и несколько раз привлекался к ответственности по закону. Мать Линдсей — Дина — бывшая певица и танцовщица.