Beth era filha de João Francisco Leal de Carvalho, piauiense, e Maria Nair Santos. Tinha uma única irmã, chamada Vânia Santos Leal de Carvalho.[3] Decidiu seguir a carreira artística após ganhar um violão da mãe.[4] Aos oito anos, ouvia emocionada as canções de Sílvio Caldas, Elizeth Cardoso e Aracy de Almeida, grandes amigos de seu pai, que era advogado. Sua avó, Ressú, tocava bandolim e violão. Sua mãe tocava piano clássico. Sua irmã Vânia cantava e gravou discos de samba.

Beth fez balé por toda infância e na adolescência estudou violão, numa escola de música. Seguindo essa área, se tornou professora de música e passou a dar aulas em escolas locais. Morou em vários bairros do Rio e seu pai a levava com regularidade aos ensaios das escolas e rodas de samba, onde ela dançava em apresentações nas festas e reuniões musicais com seus amigos. Assim, nos anos 60, surgia a cantora Beth Carvalho, influenciada por tudo isso e pela bossa nova, gênero musical que passou a gostar depois de ouvir João Gilberto,[5] passando a compor e a cantar.

Em 1964, seu pai foi cassado pelo golpe militar por sua ideologia de esquerda. Para superar as dificuldades que sua família enfrentou durante a ditadura, Beth voltou a dar aulas de violão, dessa vez para quarenta alunos. Graças à formação política recebida de seus pais, foi uma artista engajada nos movimentos sociais, políticos e culturais brasileiros e de outros povos. Um exemplo foi a conquista, ao lado do cantor Lobão e de outros companheiros da classe artística, de um fato que até então era inédito no mundo: a numeração dos discos.

Em 1979, Beth casou-se com o futebolista Édson Cegonha, revelado pelo Bonsucesso do Rio, e que jogou também pelos clubes paulistanos Corinthians, São Paulo e Palmeiras. Em 22 de fevereiro de 1981 nasceu sua primeira e única filha, Luana Carvalho, atriz e cantora, espelhando-se no sucesso de sua mãe. Poucos anos após o nascimento da filha, separou-se do marido. Beth morava no Condomínio Edifício Praia Guinle, no bairro.

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