Filla d’actors, ja de petita intervingué en obres de teatre i en comèdies de televisió. Debutà al cinema a Heavenly Creatures (1994), de Peter Jackson, i l’any següent la seva interpretació a Sense and Sensibility , d’Ang Lee, causà sensació, com també, més tard, la del Titanic (1998), de J. Cameron. Altres films en què ha actuat són Jude (1996, Michael Winterbottom), Holy Smoke (1999, J. Campion), Enigma (2001, M. Apted), Quills (2000, P. Kaufman), The Life of David Gale (2003, A. Parker), Eternal Sunshine of the Spotless Mind (2004, M. Gondry), Finding Neverland (2004, M. Forster), Romance & Cigarettes (2005, J. Turturro), Little Children (2006, T. Field), All the King's Men (2006, S. Zaillian), The Holiday (2006, N. Meyers), The Reader (2008, S. Daldry; Oscar a la millor actriu protagonista 2009) i Revolutionary Road (2008, S. Mendes). Amb aquestes dues darreres pel·lícules guanyà un Globus d’Or el 2009. Ha estat cinc cops nominada a l’Oscar.