Kelli O'Hara est née à Tulsa dans l'Oklahoma et a grandi à Elk City au sein d'une famille irlando-américaine. Elle fait sa scolarité à Deer Creek High School et réalise son cursus universitaire à l'Université d'Oklahoma City, où elle étudie la musique et plus précisément l'opéra et la performance vocale. O'Hara prend des cours de chant auprès de Florence Birdwell, qui fut également la professeure de chant de Kristin Chenoweth quatre ans plus tôt. O'Hara et Chenoweth ont toutes les deux fait partie de la sororité Gamma Phi Beta.
Vie privée
En 2007, Kelli O'Hara épouse Greg Naughton, chanteur dans le groupe The Sweet Remains et fils de l'acteur James Naughton. Ils ont un fils, Owen James, né en 2009[3], ainsi qu'une fille, Charlotte, née en 2013[4].