Stana Katić a kanadai Hamiltonban született. Szerb apja és horvát édesanyja Jugoszláviából emigrált. Édesapja Vrlikából, édesanyja Sinj környékéről származik. Katić később költözött családjával Aurorába (Illinois, USA). A következő években Kanada és az Egyesült Államok között ingázott. Miután leérettségizett a West Aurora High Schoolban 1996-ban, színészetet tanult a Chicago's Goodman School of Drama intézményében. Négy öccse és egy húga van. Az angol mellett beszél horvát, szerb, szlovén, olasz és francia nyelven is.