Karla Olivares Souza est née à Mexico le 11 décembre 1985 d'un père chilien-américain et d'une mère mexicaine. Sa grand-mère, Elba Silva, a été assistante cuisinière pour la famille Rockefeller pendant vingt ans après avoir immigré à New York du Chili dans les années 1960. Ayant vécu à Aspen, Colorado jusqu'à l'âge de huit ans, Souza attribue l'immigration de sa grand-mère aux États-Unis comme la raison pour laquelle elle a un passeport américain. Karla Souza a d'abord étudié le théâtre au Centro de Educatión Artística, une école de théâtre dirigée par Televisa, à Mexico. Elle a également fréquenté l'école de théâtre en France et faisait partie d'une compagnie de théâtre professionnelle qui a fait des tournées dans tout le pays. Alors qu'elle était encore en France, Souza a auditionné et a été sélectionnée pour participer à la télé-réalité française Star Academy, mais elle a décliné l'offre après avoir reçu une invitation à étudier à la London School (Central School of Speech and Drama). Elle est diplômée de l'école en 2008 avec un baccalauréat des arts en interprétation. Vers la fin de ses études à Londres, elle a reçu un prix du PCC, [pas clair] traditionnellement présenté à l'actrice la plus prometteuse de Londres. Après avoir été choisie pour aller à Moscou, en Russie, avec Anatoly Smilianski pour un film intensif, elle est revenue à Mexico et a commencé à jouer à la télévision et au cinéma quand elle avait 22 ans.