Эллен Бёрстин родилась 7 декабря 1932 года в Детройте, штат Мичиган, США. Её мать Мари (урождённая Амель), а отец Джон Остин Гиллули — писатель. Бёрстин имеет ирландские, французские, голландские и индейские корни. У неё есть старший брат, Джек и младший брат, Стив. Родители актрисы развелись когда она была ребёнком, её братья и она после развода родителей остались жить с матерью и отчимом.
Она посещала курсы в «Cass Technical High School» и в «University-preparatory school», которые позволяли студентам выбирать конкретную область обучения. Бёрстин специализировалась на дизайне модной одежды. Во время своего обучения в средней школе она была членом студенческого совета и президентом в классе юниоров. Она бросила школу на последнем году обучения, после несдачи нескольких экзаменов.
После ухода из школы, Бёрстин получила работу модели в детройтском универмаге. Позже она переехала в Даллас, где продолжала работать моделью перед поездкой в Нью-Йорк. С 1955 по 1956 год, она работала танцовщицей в «The Jackie Gleason Show». После Бёрстин решила стать актрисой и взяла сценическое имя Эллен Макрэй, позже она сменила фамилию после замужества с Нилом Бёрстин.
