Cheadle nasceu em Kansas City, Missouri, filho de Bettye, uma professora, e Donald Frank Cheadle Sr., um psicólogo. Ele tem uma irmã, chamada Cindy, e um irmão, chamado Colin. Sua família mudou de cidade em cidade durante toda sua infância. Ele participou Hartley Elementary School, em Lincoln, Nebraska, de 1970 a 1974. Cheadle se formou em 1982 a partir de East High School, em Denver, Colorado, onde ele tocou saxofone na banda de jazz, cantou nos corais e participou do teatro da escola, performando em musicais. Depois de se formar em East, Cheadle foi para o Instituto de Artes da Califórnia, graduando-se com um BFA em Atuação.
