Mira Katherine Sorvino nasceu em 28 de setembro de 1967 em Manhattan. Ela é filha de Lorraine Davis, uma atriz que se tornou terapeuta dramática, e do veterano ator Paul Sorvino. A família do pai dela era imigrante italiana. O jovem Sorvino era inteligente, um ávido leitor e um estudioso excepcional. Seu pai a desencorajou a se tornar um ator, pois ele sabia como a indústria muitas vezes mastiga jovens estrelas. Frequentou Harvard, graduando-se em chinês, graduando-se magna cum laude em 1989, em grande parte com base em sua tese, uma tese vencedora do Prêmio Hoopes sobre conflito racial na China, escrita e pesquisada durante o ano em Pequim, que ajudou sua fluência em Chinês mandarim.
No entanto, ela mostrou interesse em uma carreira em atuação desde cedo, e mudou-se para Nova York para tentar sua mão na indústria cinematográfica da cidade, garçonete, audição e trabalhando na empresa de produção de Tribeca Robert De Niro. Ela conseguiu um pouco de trabalho televisivo no início dos anos 1990, mas conseguiu seu primeiro trabalho no cinema no filme entre gângsteres independentes Amongst Friends (1993), no qual ela subiu a escada atrás da câmera para eventualmente associar-produzir o filme, e, mais importante, acabou sendo escalado como o protagonista feminino. A produção indie foi bem recebida, e o desempenho de Sorvino atraiu muita atenção para conseguir seu elenco em mais dois filmes, um mais proeminente indie, Barcelona (1994), o outro seu primeiro longa de Hollywood, Quiz Show (1994), e sua habilidosa performances trouxe ainda mais atenção.
Uma jovem excepcionalmente equilibrada e articulada, ela pode ter parecido inadequada para ser uma prostituta louca, mas Woody Allen aproveitou a oportunidade, e sua magnífica performance como protagonista feminina em seu Mighty Aphrodite (1995) provou seu alcance como artista e lhe rendeu. um Oscar (na tenra idade de 29 anos) como Melhor Atriz Coadjuvante. Desde que ganhou o Oscar, Sorvino continuou a desempenhar vários cargos, incluindo Marilyn Monroe em Norma Jean e Marilyn (1996), em parceria com outra atriz jovem e inteligente, Ashley Judd. As incursões à ação e ao horror, como Mimic (1997) e The Replacement Killers (1998), mostram que Sorvino não está acima de ser brincalhão nos papéis cinematográficos que escolhe.
No entanto, o que sempre consolidou seu papel na cultura popular foi seu desempenho como a romântica garota da praia Romy White em Romy e Michele's High School Reunion (1997), em que ela e a co-estrela Lisa Kudrow proferem um hilário absurdo após o outro.
Mira Sorvino casou-se com Christopher Backus em 11 de junho de 2004, e o casal teve quatro filhos.
