Nasce a Evesham, Worcestershire, ma è cresciuto nel villaggio di Holmes Chapel, Cheshire. Figlio di Anne Cox e Des Styles ha una sorella maggiore, Gemma. Aveva sette anni quando i suoi genitori divorziarono e più tardi sua madre sposò Robin Twist.
Faceva parte di una band chiamata 'White Eskimo'. Tra le sue influenze cita Elvis Presley, Foster the People, Coldplay, soprattutto il front man Chris Martin, e Kings of Leon. Styles inoltre afferma che i Beatles hanno avuto una profonda influenza sulla sua crescita.
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