Луи родился в Вашингтоне 12 сентября 1967 года в семье отца экономиста Луиса Секея (Luis Székely) и матери инженера-программиста Мари Луизы (Mary Louise) (урождённая Дэвис). Родители Луи встретились в Гарвардском университете, где его мать проходила учёбу в летней школе. Они поженились в церкви Святого Франциска в Траверс-Сити (Мичиган). У Си Kея три сестры. Его дед по отцу, венгерский еврей Геза Секей Швайгер (Dr. Géza Székely Schweiger), был хирургом, семья которого иммигрировала в Мексику. Там он встретил бабушку Луи — Розарио Санчес Моралес (Rosario Sánchez Morales). Мать Луи, американка с ирландскими корнями, выросла на ферме в Мичигане. Окончила среднюю школу в Овоссо (Мичиган). Она училась в Мичиганском университете и окончила Университет штата Огайо. Дед и бабушка по материнской линии Альфред Дэвис (Alfred C. Davis) и Эм Луиза Дэвис (M. Louise Davis).
Вскоре после рождения сына семья переехала на родину отца в Мехико, где он получил степень в Национальном автономном университете Мексики до окончания Гарварда. Первый язык Луи — испанский, только после возвращения в США, когда ему было семь лет, он начал изучать английский язык. Он утверждает, что забыл большую часть испанского, хотя по-прежнему имеет мексиканский паспорт вместе с американским. Семья возвращается в США и поселяется в пригороде Бостона (Массачусетс). После переезда, Луи хотел стать писателем и комиком, ссылаясь на Ричарда Прайора, Стива Мартина и Джорджа Карлина как людей, оказавших на него влияния.
Когда ему было десять, его родители развелись. Луи вспоминает, что отец был рядом, но они редко виделись, а когда отец снова женился, он обратился в ортодоксальный иудаизм, веру своей новой жены. Мать воспитывала его и ещё троих детей одна в Ньютоне (Массачусетс). Тот факт, что его мать смотрела плохие, на вкус Луи, телепередачи, когда возвращалась с работы, вдохновило его на работу на телевидении. Мать Луи воспитывала своих детей как католиков и они посещали католический класс после школы. Cи Kей говорит, что вся его семья по-прежнему живёт в Мексике. Дядя, доктор Франциско Секей (Dr. Francisco Székely), является научным и международным консультантом по вопросам окружающей среды и занимал пост заместителя министра окружающей среды Мексики с 2000 по 2003 годы.
Луи учился в средней школе Ньютон-Норт (Newton North High School), которую окончил в 1985 году. В этой школе также учился будущая звезда сериала «Друзья» Мэтт Леблан. После окончания школы он работал автомехаником и на телеканале общественного доступа в Бостоне. По словам Си Кея, работа на телевидении дала ему доступ к инструментам и технические знания, чтобы делать короткометражные фильмы, а затем и телевизионные шоу. «Обучение — это моя любимая вещь», — сказал он. Он также работал некоторое время в качестве повара и в магазине видео.