Rosie Day nasceu em Cambridge. Seu primeiro filme foi interpretar Angel no filme de Paul Hyett, The Seasoning House, pelo qual recebeu aclamação positiva e ganhou quatro prêmios de Melhor Atriz. Atuando desde cedo, ela atuou em vários programas de TV e dramas como Homefront da ITV, Harley Street, Grantchester, Siblings, Cuffs e Misfits do Channel 4 da BBC. Em 2013, estreou no thriller de terror The Seasoning House no papel principal de Angel, ao lado de Sean Pertwee, com a CineVue afirmando: "Igualmente clara, é que Rosie Day tem uma longa carreira como protagonista, já que ela carrega sem esforço todo o filme em seus ligeiros ombros ". Rosie foi escolhida como uma das Screen Internationals Stars of Tomorrow. Em 2015, ela se tornou uma série regular na Sony e Starz Golden Globe vencendo show Outlander. Em 2017, ela estrela ao lado de Uma Thurman em Down, um salão escuro para a Lionsgate. 'Butterfly Kisses', um filme em que ela foi a protagonista, ganhou o Urso de Cristal como melhor longa no 67º festival berlinale.