Die japanischstämmige Hayley Kiyoko wurde im April 1991 in Los Angeles im US-Bundesstaat Kalifornien geboren, wo sie auch aufwuchs. Ihre Talent wurde im Alter von fünf Jahren entdeckt, als sie als moralische Unterstützung einen Freund zu einem Fotoshooting begleitete. Dabei wurde sie gebeten selbst vor der Kamera zu posieren und landete damit nach dem Shooting in einem Printmedium eines lokalen Unternehmens. Von Nickelodeon wurde Hayley Kiyoko schließlich am Culver City Ice Rink in Culver City entdeckt.
Ab einem Alter von sechs Jahren nahm Kiyoko insistierend Schlagzeugstunden und begann schon bald darauf Drum-Charts für neue Veröffentlichungen zusammenzustellen und verkaufte diese im Alter von elf Jahren in lokalen Musikläden. Mit der Zeit wurde sie auch in verschiedenen Werbekampagnen von GM OnStar, K-Mart oder dem Snack Slim Jim eingesetzt und wurde zur TV-Sprecherin der Frühstücksflockenmarke Cinnamon Toast Crunch. Tanzunterricht bekam sie unter anderem vom talentierten Tänzer Scotty Nguyen, der bereits seit seinem 13. Lebensjahr als professioneller Tänzer in Erscheinung tritt. Während seiner Karriere arbeitete dieser bereits mit Größen wie Michael Jackson oder dem berühmten Choreografen Vince Paterson zusammen.
Außerdem war die produktive wie auch erfolgreiche Songwriterin, die neben dieser Tätigkeit auch noch Schlagzeug, Keyboard und Gitarre spielt, Schulsprecherin an ihrer Middle School sowie Sprecherin ihres Freshman-Jahrganges in der High School. In ihrem Sophomore-Jahr wurde sie zum Commissioner of Entertainment und danach in ihrem Junior-Jahr zum Commissioner of Pep Rallies ernannt. Im Abschlussjahr arbeitete sie sich schließlich auch noch zum school VP, also zum Vice-Principal (Vize-Rektor) hoch, und assistierte dem Rektor der Schule in sämtlichen Belangen. Unter ihrer Leitung und Choreografie entstand auch das The Agoura High Step Team, das durch ihr Wirken als eigener Fachbereich ihrer Schule anerkannt wurde. Nach ihrem Abschluss an der Agoura High School, die bereits von zahlreichen prominenten Persönlichkeiten besucht wurde, wurde sie bald darauf am renommiert Clive Davis Department of Recorded Music, wobei sie unter anderem durch Clive Davis selbst einiges an Erfahrung sammelte.
Etwa um das Jahr 2008 wurde sie Mitglied der fünfköpfigen Girlgroup „The Stunners“ rund um Lauren Hudson, Marisol Esparza, Allie Gonino, Tinashe Kachingwe und Hayley Kiyoko. Nach dem Ausstieg von Tinashe im Jahre 2010 tritt die Band nur mehr zu viert auf. Parallel zu ihrer Musikkarriere arbeitet Kiyoko seit 2009 auch vermehrt an ihrer Schauspielkarriere, wobei sie 2009 im Film Scooby-Doo! The Mystery Begins gleich in einer der Hauptrollen als Velma Dinkley in Erscheinung trat. Danach übernahm sie im Jahre 2010 eine wiederkehrende Rolle in der Fernsehserie Die Zauberer vom Waverly Place, wo sie in vier verschiedenen Episoden die Rolle der Stevie inne hatte. Im Sommer 2010 tourte Kiyoko zusammen mit The Stunners als Vorgruppe vor Justin Bieber. Einen weiteren Auftritt hatte Kiyoko auch im Film Scooby-Doo! Curse of the Lake Monster, wo sie abermals in die Rolle der Velma Dinkley schlüpfte. Des Weiteren ist sie seit Mitte April 2011 in einer der Hauptrollen im Film Lemonade Mouth – Die Geschichte einer Band zu sehen.