Родилась 30 августа 1972 года в Сан-Диего, штат Калифорния, США.
Её родители были смешанных кровей. Отец — кубинский эмигрант, работающий мастером на нефтедобывающей станции, родители которого эмигрировали в США; мать, в чьих жилах течёт немецкая, британская и индейская кровь, работала брокером.
В детстве Камерон, как и её старшая сестра, были довольно хулиганистыми девчонками: слушали металл, тусовались с местными парнями, матерились и могли дать по физиономии любому обидчику. Мать с пониманием относилась к музыкальным пристрастиям своей дочери и даже сопровождала её на концерты Ван Халена, "Металлики" и Оззи Озборна.
В то время девочка и не думала о карьере актрисы или модели — тогда она хотела стать зоологом. Дома у Камерон был целый зоопарк: кошки, собаки, птички, мыши и даже 2 змеи. Учёба в политехнической школе не очень нравилась Камерон, хотя училась она неплохо. Намного интереснее и увлекательнее для неё были развлечения, участие в "группе поддержки" во время футбольных матчей, походы в кино. Когда Диас было 16 лет, на одной из вечеринок она познакомилась с фотографом Джефом Дюнассом, предложившим ей поработать на модельное агентство "Элит".
