Nació el 7 de agosto de 1975 en Benoni, Transvaal, Sudáfrica.

Hija única de Gerda Jacoba Aletta Maritz y Charles Jacobus Theron; una familia afrikaner y con ascendencia francesa, alemana y holandesa. Sus antepasados franceses fueron los primeros colonos hugonotes en Sudáfrica.

Creció en la granja de sus padres en Benoni, cerca de Johannesburgo. El 21 de junio de 1991, su padre, un alcohólico, amenazó y atacó físicamente a su madre en estado de ebriedad; esta le disparó y lo mató. Fue legalmente absuelta tras considerarse que actuó en defensa propia.


Asistió a la Putfontein Primary School (Laerskool Putfontein) y a los 13 años, fue ingresada en un internado y estudió en la National School of the Arts en Johannesburgo. Aunque su inglés es fluido, su primera lengua es el afrikaans.

Comenzó su carrera como modelo en su país natal. Viajó a Estados Unidos para dedicarse al ballet clásico, actividad que tuvo que abandonar a causa de una lesión. En el año 1995 debutó en el cine con un papel muy breve en la película de terror Children of the Corn III. Un año después trabajó en Dos días en el valle, y en ese mismo año se la pudo ver en The Wonders, película dirigida por Tom Hanks.

En 1997, logró su primer papel protagonista en el thriller Pactar con el diablo, compartiendo cartel con Al Pacino y Keanu Reeves. En 1998 Woody Allen contó con ella para participar en Celebrity, aunque la película que dio impulso a su carrera fue Las normas de la casa de la sidra, de Lasse Hallström. El film fue todo un éxito, obtuvo varias nominaciones a los Oscar y se llevó dos de ellos.

Volvió a compartir cartel con Keanu Reeves en Noviembre Dulce y trabajó de nuevo con Woody Allen en La maldición del escorpión de jade (2001). Logró el reconocimiento de la crítica y del público gracias a su trabajo en Monster, dirigida por Patty Jenkins, película por la que le fueron concedidos el Premio a la Mejor Actriz del Sindicato de Actores, un Globo de Oro como mejor actriz en un papel protagonista en película dramática, y un Óscar como mejor actriz en un papel protagonista. Volvió a ser nominada a los Globos de Oro y a los Óscar como Mejor Actriz por su papel En tierra de hombres. En 2008, coprotagonizó junto a Will Smith la película Hancock.


En 2010, apareció en el videoclip "Crossfire", de Brandon Flowers (The killers). En 2012, interpretó a la Reina Ravenna en Snow White & the Huntsman y a Meredith Vickers en Prometheus,
de Ridley Scott,  películas que fueron éxitos de taquilla. En 2014, produjo y protagonizó Dark Places.

En 2017, estrenó la película de acción Fast and Furious 9. En 2018, actuó en las películas Tully, dirigida por Jason Reitman y Gringo comedia dirigida por Nash Edgerton.

En el 2007 recibió la ciudadanía estadounidense aunque conservó la ciudadanía sudafricana.

A mediados de la década de 1990, mantuvo durante dos años una relación con el actor Craig Bierko. Entre 1997 y 2001, fue pareja de Stephan Jenkins, miembro de la banda Third Eye Blind. A continuación, comenzó a salir con el actor irlandés Stuart Townsend, con quien protagonizó Trapped (2002) y Head in the Clouds (2004). Se separaron en enero de 2010 después de casi nueve años juntos. A principios de 2014, se relacionó con el actor Sean Penn, se separaron a finales de junio de 2015. El 14 de marzo de 2012 declaró que adoptó a un niño llamado Jackson. Adoptó a una niña en julio de 2015, llamada August. *buscabiografias.com