Als Tochter eines Journalisten und einer Werbefrau wurde die Engländerin am 17.10.1983 in Birmingham geboren. Bereits im Alter von drei Jahren trennten sich ihre Eltern, sodass sie gemeinsam mit ihrem Bruder bei ihrer Mutter aufwuchs. Ihre ersten Schritte in der Schauspielerei absolvierte sie im Alter von 11 Jahren in Schulaufführungen und erhielt in der britischen Fantasyserie „Eine lausige Hexe“ (1998-2001) den Zuschlag als Hauptfigur.

Nach ihrem Abitur belegte sie ein freiwilliges Jahr und stand in dieser Zeit für die Miniserie „Servants“ vor der Kamera. Sie studierte Englisch am Wadham College in Oxford, wo sie des öfteren für Theaterstücke auf der Bühne stand. Unter anderem war sie in einer Shakespeare Formation gemeinsam mit Harry Lloyd in Japan. In der Jane Austen Verfilmung „Northanger Abbey“ wurde sie in der Hauptrolle gecastet.

Ihr vorläufiges Highlight ihrer Karriere gelang ihr in „Die Entdeckung der Unendlichkeit“, dem Biopic über den Physiker Stephen Hawking und seine Frau Jane. Gemeinsam mit Eddie Redmayne (ausgezeichnet für den Oscar in seiner Darstellung), zeichnet sie die Beziehung der beiden nach – von der glücklichen ersten Begegnung über die Höhen und Tiefen ihrer Beziehung bis in das aktuelle Leben. Ihre Leistung wurde mit einer Nominierung für den Oscar, Golden Globe, BAFTA oder den Screen Actors Guild Awards gewürdigt.

Ein weiterer Coup gelang ihr 2015, als sie in der Rolle der Rebellin Jyn Erso für den ersten „Star Wars“-Ableger „Rogue One: A Star Wary Story“ gecastet wurde. Darin wird sie eine Gruppe von Rebellen anführen um die Pläne des Todessterns dem Imperium zu entwenden. Der Film von Gareth Edwards handelt kurz vor den Ereignissen aus „Krieg der Sterne“ (1977). Ähnlich actionreich geht es im Thriller „Collide“ zu, in der sie kränklich auf ihren Freund (Nicholas Hoult) wartet, der in allerhand Verfolgungsfahrten quer über die deutschen Autobahnen gejagt wird.

In der nunmehr dritten Dan Brown Verfilmung „Inferno“ hilft sie Dr. Robert Langdon (Tom Hanks), der nach einem Gedächtnisschwund von Kopfgeldjägern verfolgt wird. Für das fantastische Drama von J.A. Bayona „Sieben Minuten nach Mitternacht“ spielt sie die Mutter eines Jungen, der jede Nacht von einem Monster heimgesucht wird.