Burton nació el 25 de agosto de 1958 en la ciudad californiana de Burbank. Es el primero de los dos hijos de Bill y Jean Burton. Su madre trabajaba en una tienda de regalos y su padre era empleado municipal. Su relación con sus padres y su hermano no era fluida, por lo que pronto se mudó con su abuela. Durante la mayor parte de su infancia representaba, con su hermano, parodias relacionadas con delitos sangrientos, y él mismo se consideraba introvertido. na de sus anécdotas es la de haber simulado un asesinato para asustar a los vecinos, hasta tal punto que uno de ellos llamó a la policía, por lo que recibió el apodo "Axe Wound" que significa herida de hacha.
En 1976, recibió una beca para ingresar en el Instituto de Artes de California (fundado por Walt Disney a manera de «plataforma alternativa de aprendizaje» para jóvenes interesados en la animación), del que se graduó en 1979. Ese año realizó Stalk of the Celery Monster, corto animado de menos de dos minutos que le dio la oportunidad de ser contratado por los estudios Disney como aprendiz de animación.