A Kentucky állambeli Louiseville-ben született. Filmszínésznői pályája egy nyári szünidőben kezdődött, amikor 14 évesen néhány hetet Manhattanben töltött modellszerződésért kilincselve, miközben meghallgatásokra járt, mert a színjátszás is érdekelte. Első próbálkozásai olyan jól sikerültek, hogy még azon a nyáron több reklámfilmben is szerepelt, majd a The Bill Engvall Show-ban tűnt fel, és televíziós sorozatokban láthatta a közönség.
2007-ben az Alkonyat című film meghallgatására is elment Bella Swan szerepére, amelyet végül Kristen Stewart kapott meg.
2008-ban kopogtattak az ajtaján az első komolyabb felkéréssel.
Szerephez jutott a The Poker House című filmben, ezután Charlize Theron és Kim Basinger oldalán a Megváltásban. 2010-ben A hallgatás törvénye című misztikus filmdráma tette ismertté a nevét. Alakításáért megkapta a Torontói Filmfesztiválon legjobb női alakítás díját, jelölték Golden Globe- és Oscar-díjra is.
2011-ben – James McAvoy és Michael Fassbender oldalán – övé lett az X-Men: Az elsők című filmben Mystique szerepe, Jodie Foster pedig a Mel Gibson főszereplésével megvalósult drámában, A hódkórosban bízott rá szerepet.
A nagy áttörést a Suzanne Collins tinédzser-bestsellere nyomán 2012-ben készült akciófilm, Az éhezők viadala hozta el,
amelyben a túlélésért küzdő kamasz gladiátor, Katniss Everdeen bőrébe bújt. Ez a mozi lett a közönség véleményét jelző People’s Choice Awards abszolút győztese az Egyesült Államokban. Az észak-amerikai filmszínházakban 407 millió dollárt keresett, amellyel a 20. hely körül végzett minden idők legjobban jövedelmező alkotásainak rangsorában.
Élete eddigi legnagyobb sikerét 2012-ban érte el, a David O. Russel rendezte Napos oldal című szívmelengető romantikus darabbal, amelyben a Bradley Cooper játszotta főhősnek mutatta meg, hol találja meg a boldogságot. A filmért az Oscar- és a Golden Globe-díjat is átvehette a legjobb női főszereplő kategóriában. Az erős Oscar-mezőnyben olyan neveket utasított maga mögé, mint Jessica Chastain és Naomi Watts. Russel elragadtatással beszélt a fiatal színésznőről: „Korához képest hihetetlenül okos, szinte kortalannak tűnik a filmvásznon. Lehetne 30, 40 vagy 20 éves.”
2013-ban folytatódott Az éhezők viadalának diadala a Futótűzzel, majd 2014-ben és 2015-ben A kiválasztott első, majd befejező epizódjával. A kiválasztott első része három héten át vezette az amerikai mozik jegyeladási toplistáját.
Később még többször dolgozott együtt Russellel és sorra nyerte a Golden Globe-díjakat: 2014-ben az Amerikai botrány című film egyik szerepéért, majd 2016-ban a Joy című produkcióban nyújtott alakításáért.
2014-ben Bryan Singer rendező kereste fel az X-Men: Az eljövendő múlt egyik szerepével.
A sikeres filmek megtették hatásukat, így ebben az évben,
a mindössze 24 éves színésznő lett a legjövedelmezőbb hollywoodi sztár a Forbes magazin szerint,
a legjobban kereső színésznők listáján pedig Sandra Bullock mögött a második helyre küzdötte fel magát az egy évvel korábbi nyolcadik helyről. Ezt a pozíciót sikerült két évig megtartania.
Örömébe azonban üröm is vegyült, hiszen az Apple online tárolószolgáltatása, az iCloud elleni kiterjedt hackertámadás nyomán meztelen fotói kikerültek a 4chan, a Reddit, a Twitter és a Tumblr közösségi fórumokra. Az esetet nem botránynak, hanem egyenesen nemi bűncselekménynek nevezte. Az elkövetők egyikét végül másfél év börtönre ítélték.
2016-ban Morten Tyldum rendező sci-fi románcában, az Utazókban Chris Pratt volt a partnere, 2017-ben a Darren Aronofsky rendezte Anyám!-ban olyan filmcsillagokkal szerepelt együtt, mint Javier Bardem, Ed Harris, Michelle Pfeiffer és Domhnall Gleeson. A nagy várakozás és beharangozás ellenére az alkotás megbukott a mozipénztáraknál, és teljesen megosztotta a közönséget: egyik fele az egekig dicsérte, a másik nevetségesnek titulálta olyannyira, hogy a produkciót 2018-ban Arany Málna-díjra jelölték.
2018-ban még népszerűsítette a Magyarországon forgatott Vörös veréb című kémfilmjét, majd bejelentette, egy időre felfüggeszti a filmezést és a Represent.US szervezetben – amelynek vezetőségében David O. Russell rendező is helyet foglal – kampányolni fog a korrupció ellen és a fiatalok aktívabb politizálásáért. Cameron Diaz és Adele társaságában részt vett Los Angelesben a nők egyenjogúságáért és jogaiért rendezett felvonuláson.
Egyébként már korábban is kitűnt politikai aktivizmusával: 2015-ben ő volt az első hollywoodi színésznő, aki nyíltan szóvá tette, hogy az álomgyárban mennyivel kevesebbet keresnek a színésznők. Csatlakozott Julianne Moore fegyverbiztonsági kampányához is, majd több színészkollégája oldalán videóban buzdított az ebola elleni harc támogatására.
A tervek szerint az idén New Yorkban forgat A nagy szépség rendezőjével, Paolo Sorrentinóval. A Mob Girl című film Arlyne Brickman igaz története alapján készül, aki egy maffiafőnök felesége volt, de az FBI informátora lett.
Filmjeinél csak szerelmi élete sokszínűbb. 2010-ben az X-Men forgatásán ismerkedett meg Nicholas Hoult angol színésszel, majd 2014-ben a Coldplay frontembere, Chris Martin csavarta el a fejét, miután Gwyneth Paltrow benyújtotta ellene a válókeresetet. 2016-ban Darren Aronofskyval randizott, ám 2019-ben végül Cooke Maroney műkereskedő felesége lett.
Borítókép: Jennifer Lawrence színésznő