Emma Stone est née en Arizona, à Scottsdale, le 6 novembre 1988. Son père, Jeff Stone, est entrepreneur, tandis que sa mère, Krista Yeager, est femme au foyer. Son petit-frère, Spencer, est né deux ans après elle. Lorsqu'elle était un très jeune enfant, Emma Stone a développé des coliques du nourrisson, qui lui a fait développer des nodules notamment sur les cordes vocales. C'est en raison de cette maladie qu'elle est aujourd'hui connue pour avoir une voix relativement grave. Enfant, elle détestait l'école et a souffert de crises de paniques, dont elle s'est soignée en participant à des cours de théâtre. "La première fois que j'ai eu une crise de panique, j'étais chez mon amie, et j'ai eu l'impression que la maison allait brûler [...] Cela a duré trois ans", a-t-elle expliqué en 2016 au Wall Street Journal.
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