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Kathy Mattea naît à South Charleston, en Virginie occidentale. Elle et ses deux frères grandissent dans la ville voisine de Cross Lanes[2]. Son père travaille dans une usine chimique et sa mère est femme au foyer[3]. Enfant, elle chante dans l'église de ses parents et, au lycée, elle se produit lors de spectacles scolaires et de réunions familiales[4].
En 1976, alors qu'elle étudie à l'université de Virginie-Occidentale, elle rejoint un groupe de bluegrass[3], et deux ans plus tard, elle abandonne ses études pour s'installer à Nashville. Pendant cette période, Kathy Mattea écoute également du folk et du bluegrass, dont elle dira plus tard qu'ils ont « formé [ses] racines » en tant qu'artiste[4]. Elle travaille comme guide touristique au Country Music Hall of Fame, puis comme secrétaire et serveuse, pour subvenir à ses besoins tout en travaillant comme chanteuse de démo. L'auteur-compositeur, éditeur et producteur de disques Byron Hill la découvre et l'aide à signer chez Mercury Records en 1983[5],[6].