Рэй Брэдбери родился 22 августа 1920 года в Уокигане, Иллинойс. Его назвали Дугласом в честь актера Дугласа Фэрбенкса.
Леонард Сполдинг Брэдбери, отец писателя, родился в 1891 и умер в 1957. Он происходил из семьи английских переселенцев, которые приехали в Северную Америку в 1630 году. Мать писателя, Мари Эстер Моберг, жила с 1888 по 1966 год, ее корни - в Швеции.
Будущие супруги познакомились в Уокигане, город находится к северу от Чикаго, прямо у озера Мичиган. Его родители увлекались кино и много этим интересовались, тогда киноиндустрия только начинала развиваться.
У Брэдбери было два брата-близнеца, Леонард и Сэм, которые родились в 1916. Сэму не исполнилось и двух лет, когда он умер. А сестра Элизабет умерла в 1926 от пневмонии, в тот же год умер и дед Брэдбери. Он довольно рано столкнулся со смертью, что потом отразилось в его книгах.
В семье Брэдбери рассказывали историю, что на Салемском процессе в 1692 году сожгли прабабку Рэя Брэдбери, Мэри Брэдбери. Сам писатель в это верил, хотя документальных подтверждений этому нет.
В 1934 году Брэдбери с семьей переехали в Лос-Анджелес по приглашению родственника, который потом стал прототипом дяди Эйнара и звали его так же. Он закончил школу в 1938-м, а следующие три года занимался продажей газет по городу. Финансовые трудности не дали Брэдбери возможности получить высшее образование, в колледж он так и не пошёл. Он сам рассказывал об этом в статье "Как вместо колледжа я закончил библиотеку, или Мысли подростка, побывавшего на луне в 1932-м" – по его словам, это не помешало его жизни.
В двенадцать лет Брэдбери написал продолжение к "Великому воину Марса" Берроуза. В одном интервью писатель рассказывал, что в его бедном детстве не было денег на книги, поэтому он придумывал продолжения сам. Он говорил, что на него очень повлиял Берроуз, особенно когда он писал «Марсианские хроники».
К двадцати годам Рэй понял, что хочет писать. Первое, что у него напечатали – стихотворение "Памяти Вилла Роджерса", его опубликовали в местной газете в 1936-м. Он поначалу писал в стиле Эдгара По, но Генри Каттнер, когда он ему тексты показал, посоветовал попробовать что-то другое.