Kerli Kõiv nasceu em 7 de fevereiro de 1987 em Elva, Tartumaa. Filha de Toivo Kõiv e da fisioterapeuta Piret, tem uma irmã três anos mais nova, Eliisa Kõiv. A Estônia estava sob domínio da União Soviética e de acordo com a artista, as pessoas tinham uma mentalidade muito restrita por este acontecimento, o que fez ela ter uma infância difícil ao não receber uma atenção necessária por parte de seus familiares adultos; o país se tornou independente quando Kerli tinha quatro anos de idade. Desde cedo, aprendeu a língua inglesa e teve aulas de canto, dança de salão, balé e teatro, contando com o auxílio de seu avô, que é um compositor. Aos oito anos, iniciou os seus estudos de música clássica e aprendeu a tocar piano. Por volta dos doze, compôs sua primeira canção.
A casa de sua família onde cresceu ficava no meio de uma floresta, uma vez que o município era pequeno e havia somente 5 mil habitantes até então. Estudou na escola local Elva Gümnaasium e mais tarde na Tartu's Miina Härma Gymnasium, a qual abandonou aos dezesseis anos para se dedicar à carreira musical.

Em 18 de maio de 2002, Kerli participou da competição de canto Laulukarussell, a qual venceu com a canção "Bridge over Troubled Water", original de Simon & Garfunkel. No mesmo ano, entrou na Fizz Superstar e sua interpretação de "I'm Like a Bird", de Nelly Furtado, rendeu sua vitória. Para ingressar, mentiu sobre sua idade, já que a mínima era quinze anos, quando na verdade tinha apenas quatorze. O prêmio foi um contrato pela Universal Sweden e como seu agente foi despedido, teve de deixar a gravadora. Um agente de Estocolmo ouviu algumas de suas canções e a convidou para se unir a uma empresa musical. Ela, então, passou os dois anos seguintes viajando da Suécia à Estônia, aprendendo e trabalhando com uma equipe de compositores.
Em 2003, o grupo ao qual fez parte, Kerli & Locatellis, esteve no concurso sueco Melodifestivalen, onde apresentaram o seu single próprio, "Let's Go", ocupando o terceiro lugar nas exibições finais. Na edição de 2004 do Eurolaul, que decidia um cantor estoniano a representar a nação no Festival Eurovisão da Canção, ficou em segundo lugar com sua faixa "Beautiful Inside". Gravou estas duas últimas canções para as coletâneas musicais Melodifestivalen 2003 e Kevadhitt 2004, respectivamente, assim como chamou a atenção da mídia local pela sua atuação nos palcos e se tornou uma cantora notável.

Em junho de 2006, Kerli fez uma audição para L.A. Reid, presidente da gravadora Island Def Jam, cuja subsidiária é a Island. Ele ouviu algumas de suas canções de demonstração e acabou por contratá-la para a última companhia. Consequentemente, ela se mudou para a cidade de Los Angeles nos Estados Unidos, onde começou a produção de seu primeiro álbum de estúdio. Pelo final de 2007, lançou um extended play (EP), o epônimo Kerli, que contém as faixas "Walking on Air", "Love Is Dead" e "She's In Parties" pelo selo independente Stolen Transmission.
A canção "Walking on Air" serviu como o primeiro single de Kerli em 2008 e obteve grande êxito ao entrar em tabelas musicais de nações da Europa como Áustria, Alemanha, Bélgica, Suíça e Itália, tornando-se seu maior sucesso. Em 8 de julho de 2008, seu álbum de estreia, Love Is Dead, foi lançado e alcançou a posição de número dois na lista de novos artistas estado-unidense Top Heatseekers. Embora tenha chegado ao número máximo de 126 na compilação Billboard 200, entrou nas de países como Bélgica, Itália e Suíça. A primeira apresentação de notoriedade de Kerli ocorreu na premiação cinematográfica Scream Awards, onde cantou "Walking on Air", que foi transmitida mundialmente pela televisão em outubro do mesmo ano. A cantora recebeu uma indicação aos MTV Europe Music Awards de 2008 na categoria Best Baltic Act. De acordo com a Nielsen SoundScan, Love Is Dead vendeu 67 mil cópias nos Estados Unidos. Kerli também esteve presente na trilha sonora do jogo eletrônico Quantum of Solace, para a qual co-compôs e gravou a faixa "When Nobody Loves You".