Annesi fen öğretmeni Şehriban Hanım, babası matematik öğretmeni Sami Bey olan Fatma Sezen Yıldırım, 1954 yılının 13 Temmuz'unda Denizli Sarayköy'de dünyaya geldi. 3 yaşına kadar doğduğu yerde yaşadı. 3 yaşında İzmir'e, yıllar sonra "Kalbim Ege'de Kaldı" diyeceği yere taşındılar.Çocuklarını disiplinli yetiştirmeyi isteyen Sami Bey ve Şehriban Hanım, Sezen'e karşı her zaman mesafeli olmaya çalışmışlardı. Ancak bu tutum bile daha küçücük yaşta herkesin ilgisini çekmeye çalışan Sezen'in yaramazlıklarına engel olamamıştı. Etrafındaki insanlar ona Cüce Bela diyordu. Hergün Konak-Köprü troleybüsünde şarkı söylüyor, haftada bir kez saçının rengini değiştiriyor, sıklıklada intihara kalkışıyordu. O yıllarda, sonradan "Allah babama acıdı da şarkıcı oldum." dediği bir de takıntısı vardı:
Dansöz olmak.Gençlik çağında sanatın bütün dallarına ilgi duyan Sezen, resim, tiyatro ve dans dersleri aldı. Lisede kendini iyice müziğe verdi. 1970 yılında Hafta Sonu dergisinin açtığı Altın Ses yarışmasında 6. oldu. Sezen aklında ve kalbinde müzik yatıyor olmasına rağmen 1973 yılında Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi'ne girdi. Üniversite kantinini konser salonu gibi kullanan Sezen, üniversiteden ikinci sınıfta ayrılıp İzmir Radyosu sanatçılarının ders verdiği İzmir Radyosu Sanatçılar Derneği'ne girerek yıllarca herkesi peşinde sürükleyen, binlerce dizesi, binlerce melodisi olan kendi çizgisini çizmeye başladı.