Nata a Benoni, in Sudafrica e successivamente naturalizzata statunitense, è una delle star più sexy di Hollywood. Popolare sia come attrice che come modella.

Il sogno di entrare nel mondo della moda passa dall'Italia, attraverso il concorso internazionale New Model Today di Positano, che la lancia come modella a Milano. Qui realizza uno spot per la Martini, che la fa conoscere al grande pubblico.

Nel 1995 debutta sul grande schermo con Children of the Corn III ma è con L'avvocato del diavolo del 1997 che diventa famosa, recitando accanto ad Al Pacino e Keanu Reeves. Da qui in poi ottiene ruoli da protagonista, lavorando con grandi registi del calibro di Woody Allen.

Nel 2003 dimostra tutto il talento recitativo nel film drammatico Monster (basato su una storia vera), in cui, per interpretare una prostituta divenuta serial killer, si presenta ingrassata di 15 chili e completamente trasformata nell'aspetto. Un ruolo che, l'anno dopo, le vale l'Oscar come migliore attrice.

Tra le pellicole più note, Sweet November, Biancaneve e il cacciatore e Prometheus di Ridley Scott. Nel 2015 è protagonista con Tom Hardy del fantascientifico Mad Max: Fury Road, l'anno seguente del drammatico The Last Face, diretto da Sean Penn e candidato alla Palma d'oro a Cannes. Nel 2018 al Golden Globe è candidata come miglior attrice in un film commedia o musicale per Tully.