Полное имя — Наоми Мелани Харрис (Naomie Melanie Harris).
В 1998 году поступила в театральную школу Бристоль Олд Вик (Bristol Old Vic Theatre School), основанную Лоуренсом Оливье.
В 1992 году Харрис поступила в Пембрук-Колледж, один из колледжей Кембриджского университета (Pembroke College, Cambridge University), где изучала социологию и политологию.
Ее мать родом из Ямайки, отец — из Тринидада. Единственный ребенок в семье, воспитывалась мамой (родители разошлись, когда Наоми была еще маленькой). Ее мать, Лисселль Кайла, работала сценаристом на телевидении.