Née le 24 juin 1982 à Krynica-Zdrój, Joanna KULIG a grandi dans une famille d'artistes. Elle a quatre frères et sœur, dont l'une est l'actrice Justyna Schneider. Dans sa ville natale de Krynica-Zdrój, elle a fréquenté l'école hôtelière ainsi que le conservatoire local Frédéric Chopin (classe de piano). Elle a ensuite fait ses études à l'École nationale supérieure de théâtre Ludwik Solski de Cracovie ainsi qu'au conservatoire régional de Cracovie (chant solo).