Worthington nasceu em Godalming, Surrey, na Inglaterra, e mudou-se para Perth, Austrália Ocidental, Austrália, durante sua infância. Ele cresceu em Warnbro, um subúrbio de Rockingham. Seu pai, Ronald, foi um funcionário de uma usina, enquanto sua mãe, uma dona de casa, criou ele e sua irmã. Ele participou do John Curtin College of The Arts, abandonou a escola aos 17 anos e trabalhou em construção e em outros trabalhos, acabando por morar em Sydney. Ele tinha 19 anos e trabalhava como pedreiro quando fez o teste para o National Institute of Dramatic Art (NIDA) e foi aceito, com uma bolsa de estudos.

Quando ele tinha cerca de 30 anos de idade, ele se olhou em um espelho e percebeu que não aprovava a sua vida. Em seguida, ele vendeu tudo que possuía por um total de cerca de US$ 2.000 e passou a viver em seu carro por um período de tempo. Ele analogamente comparou suas ações a digitar Ctrl+Alt+Del em um computador.Em seguida, ele arrumou um lugar para morar após a sua audição bem sucedida para o projeto cinematográfico Avatar.