Laura Dern nasceu em 10 de fevereiro de 1967 em Los Angeles, filha dos atores Bruce Dern e Diane Ladd. Dern foi exposto a sets de filmagem e à indústria cinematográfica desde a infância, e obteve vários pequenos papéis quando criança. Seus pais se divorciaram quando Dern tinha dois anos e, como resultado, Dern perdeu contato com seu pai por vários anos.
A formação de seus pais e seu próprio gosto precoce do mundo do cinema logo convenceram a jovem Dern a seguir a carreira de ator. Como tantos jovens atores, sua decisão pode ter sido influenciada por estranheza social - filha de pais contraculturais da década de 1960, ela estava imersa no misticismo oriental e no radicalismo político, e era vista como excêntrica por seus colegas mais conservadores. Mesmo antes de sua adolescência, ela alcançou a maior parte de sua impressionante altura de 1,75 m e era magra como um raio, com uma postura curvada. Talvez Dern, de nove anos, tenha encontrado refúgio estudando atuação no Lee Strasberg Theatre Institute.
O primeiro sucesso do jovem Dern veio em 1980, com um papel em Raposas de Adrian Lyne (1980), um filme adolescente estrelado por Jodie Foster. Ela seguiu com várias pequenas partes, ou partes em pequenos filmes, como Ladies and Gentlemen, the Fabulous Stains (1982) e Teachers (1984), como uma aluna que tem um caso com um professor. (Sua mãe se opôs à sua presença ativa nos sets de filmagem aos treze anos, o que exigiu que Dern processasse a emancipação para que ela pudesse desempenhar seu papel em "The Fabulous Stains") Seus próximos papéis, como a garota cega que faz amizade com o menino deformado em Mask (1985), e como uma adolescente cujo despertar sexual colide com um misterioso homem mais velho em Smooth Talk (1985), deram um impulso importante à sua carreira. Dern parecia ter conseguido um papel principal no aclamado Blue Velvet de David Lynch (1986), mas faltaram quatro anos para seu próximo filme notável, e este foi o bizarro Wild at Heart (1990), também dirigido por Lynch.
No ano seguinte, Dern estrelou em Rambling Rose (1991), que se tornaria sua performance de assinatura, como uma jovem empregada doméstica sexualmente precoce e de espírito livre no Sul na década de 1930. Dern recebeu uma indicação ao Oscar por sua atuação, assim como sua mãe e co-estrela, Diane Ladd. Dern continua a ganhar papéis de destaque na tela grande, muitas vezes em dramas humanos menores e altamente considerados, como October Sky (1999), I Am Sam (2001) e We Don't Live Here Anymore (2004), embora ela talvez seja mais conhecida por seu papel repetido como Ellie Sattler nos filmes de aventura de verão Jurassic Park (1993) e Jurassic Park III (2001), ou por sua atuação como convidada em Ellen (1994), como a mulher para quem Ellen finalmente se revelou como um lésbica.
A gawkiness pré-adolescente de Dern amadureceu em beleza ágil, mas isso não impede Dern de se jogar sem medo em uma ampla variedade de papéis que às vezes são pouco lisonjeiros, um excelente exemplo sendo seu retrato inflexivelmente cômico de uma perdedora intensamente irritante cuja gravidez se torna um evento social e futebol político em Citizen Ruth (1996). Isso faz com que Dern seja um dos atores mais interessantes que trabalham em Hollywood hoje.
Tendo namorado talentos de Hollywood como Treat Williams, Renny Harlin, Kyle MacLachlan, Jeff Goldblum e Billy Bob Thornton, Dern acabou se casando com o músico Ben Harper em 2005. No início de sua carreira, Dern foi colega de quarto de Marianne Williamson, a guru da espiritualidade. Dern cursou dois dias de faculdade na UCLA e um semestre na USC.
