Attrice statunitense. Esile, bruna, volto angoloso, grandi occhi scuri, alle spalle un passato di nuotatrice e ginnasta, esordisce sul grande schermo agli inizi degli anni '90. Dopo alcuni ruoli di scarsa importanza, è la giovane protagonista perseguitata da una banda di teppisti nel mediocre Karate Kid IV (1994) di C. Cain, che la fa conoscere a critica e pubblico. Il grande e meritato successo arriva però cinque anni più tardi con l'intenso ruolo dell'omosessuale frustrato Brandon-Tina nel drammatico Boys Don't Cry (1999, con cui vince l'Oscar) di K. Peirce, senza dubbio la sua migliore interpretazione. Seguono ruoli eclettici in pellicole di successo tra cui il detective Ellie Burr nel giallo Insomnia (2002) di C. Nolan, e la pilotessa di Shuttle nel kolossal fanta-catastrofico The Core (2002) di J. Amiel. Ritrova poi la sua vena più intensa ed efficace in Million Dollar Baby (2004) di C. Eastwood, dove il ruolo della ragazza di umili origini che sogna il riscatto con la boxe ma viene fermata da un destino crudele le fa vincere il secondo Oscar come miglior attrice. Eclettica e desiderosa di misurarsi con ruoli sempre diversi, subito dopo lavora con B. De Palma in Black Dahlia (2005), dove interpreta il ruolo di una «femme fatale» nella Los Angeles anni '40 descritta nei romanzi di J. Ellroy.