Rachel Hannah Weisz nasceu em 7 de março de 1970, em Londres, Reino Unido, para Edith Ruth (Teich), um psicanalista, e George Weisz, um inventor. Seus pais vieram para a Inglaterra por volta de 1938. Seu pai é um imigrante judeu húngaro, e sua mãe, de Viena, era de origem judaica italiana e austríaca. Rachel tem uma irmã, Minnie, curadora e fotógrafa.
Rachel começou a modelar quando tinha 14 anos e começou a atuar durante seus estudos na Universidade de Cambridge. Lá, ela formou uma companhia de teatro chamada "Talking Tongues", que ganhou o prêmio Guardian Award, no Festival de Edimburgo, por sua participação em "Washbag", de Neville Southall. Rachel passou a estrelar no palco o enaltecido revival de Sean Mathias, de Noël Coward, "Design For Living". Foi um papel que lhe valeu o voto de Recruta Mais Promissor pelo London Critics 'Circle.
Ela já atuou em muitos filmes, incluindo The Mummy (1999), Enemy at the Gates (2001) e Stealing Beauty (1996). Rachel também pode ser vista nos filmes The Shape of Things (2003), About a Boy (2002), Constantine (2005) e The Constant Gardener (2005), pelo qual ela ganhou um Oscar, Globo de Ouro e Screen Actors Guild. Prêmio de Melhor Atriz Coadjuvante.
Rachel tem um filho com seu ex-parceiro, o diretor Darren Aronofsky. Em junho de 2011, ela se casou com o ator de "James Bond" Daniel Craig em uma cerimônia privada em Nova York.