Samantha Louise Taylor-Wood se narodila ve městě Croydon, které leží v jižní části Londýna. Společně s rodiči Davidem a Geraldine a mladší sestrou Ashley vyrůstala ve Streatham Common, ležícím na jižním okraji Streatham v Londýně. Otec od rodiny odešel, když bylo Sam devět let. Matka se znovu provdala a přestěhovali se do Východního Sussexu. Druhé manželství však také nevyšlo a Samanthina matka opustila nevlastního otce, když bylo Sam 15 let.
Sam se v roce 1997 provdala za obchodníka s uměním Jay Joplinga. Ve stejném roce se jim narodila první dcera Angelica a po devíti letech, v roce 2006, druhá dcera Jessie Phoenix. Manželé oznámili, že se po 11 letech manželství rozvádějí. Zanedlouho po tom, při natáčení filmu Nowhere Boy, se zamilovala do hlavního herce, o 23 let mladšího Aarona Johnsona. Pár po premiéře filmu oznámil zasnoubení. V roce 2010 se jim narodila první dcera Wylda Rae a dva roky na to druhá dcera Romy Hero.
V prosinci 1997 jí byla diagnostikována rakovina tlustého střeva a o tři roky později rakovina prsu. Tvrdí, že život jí zachránila chemoterapie společně s její vůli žít.