Caitriona Balfe nasceu em Dublin, na Irlanda, e cresceu na aldeia de Tydavnet, no condado de Monaghan. Ela começou a modelar com a idade de 19 anos depois que ela foi procurada por um agente enquanto ela estava coletando dinheiro para caridade em um shopping local. Ela caminhou na pista e foi destaque em campanhas publicitárias de muitas marcas de moda, incluindo: Dolce & Gabbana, Fendi, DKNY, Burberry, Dior, Louis Vuitton, H & M, Marc Jacobs, Valentino, Cacharel, Roberto Cavalli, Givenchy, Hugo Chefe, Armani, Dries van Noten, Calvin Klein e Chanel.
Ela também enfeitou as capas de revistas como a Vogue e a Elle. Na época em que foi procurada, Balfe estudava teatro no Dublin Institute of Technology, na esperança de se tornar atriz. Ela retornou à sua escolha inicial de carreira em 2009.