Karlie Kloss nace en Chicago, Illinois (Estados Unidos) el 3 de agosto de 1992. Dos años después, se muda a St. Louis con su familia donde establece su residencia. En 2002, se matricula en la academia de ballet Castons para desarrollar su pasión por el baile. Cinco años después, entra a formar parte de la agencia Elite Management. Su debut fue en septiembre de 2007: desfiló para Calvin Klein y Gucci. En octubre, desembarca en París y participa en los 'shows' de Alexander McQueen, Chloé, Valentino y Viktor & Rolf.