Ada Yonat s-a născut în cartierul Geula din Ierusalim la 22 iunie 1939 în familia unui rabinevreu imigrat din Polonia și care împreună cu soția a deschis, pentru a se întreține, o mică băcănie în vecinătate. Familia a trăit în condiții destul de precare într-o locuință pe care a împărtășit-o cu familiile surorilor mamei.
Una din verișoarele sale este Ruhama Marton, psihiatră israeliană cunoscută ca activistă pentru drepturile omului, mai ales în sectorul arab palestinian.
După moartea prematură a tatălui ei la vârsta de 42 ani, în anul 1949, Ada, rămânând orfană împreună cu sora ei Nurit, s-au mutat cu mama lor la Tel Aviv.
Încă din copilărie a arătat curiozitate pentru fenomenele naturii și a efectuat diverse experimente în balconul locuinței familiale.
Primii ani de învățătură la Ierusalim i-a făcut într-o școală din cartierul aristocratic Beit Hakerem. La Tel Aviv unde mama ei a găsit de lucru ca funcționară la Ministerul de finanțe, cu prețul unor mari eforturi financiare Ada a fost înscrisă la liceul Tihon hadash. Apreciată fiind de către profesori și de direcțiunea școlii, Ada a beneficiat de o bursă.
După serviciul militar, s-a întors la Ierusalim pentru a studia la Universitatea Ebraică. A terminat acolo licența în chimie și apoi masteratul în biofizică.
