D'origine italo-anglo-irlandaise, elle a été découverte à l'âge de 15 ans et a commencé une carrière de mannequin avant de devenir actrice. À 17 ans, elle prouve qu'elle peut habiter seule avec l'argent qu'elle gagne en tournant dans des films.

Dans les années 90, elle a joué dans le clip "Always" de Jon Bon Jovi. Elle est surtout connue pour le rôle de Ingrid Cortez dans la trilogie Spy Kids, mais elle a aussi joué dans le film Snake Eyes de Brian de Palma.

En 2011, elle est à l'affiche du film Sucker Punch de Zack Snyder et chante en duo la chanson du générique de fin (Love is a drug) avec son partenaire à l'écran, Oscar Isaac. Elle est également l'affiche du film Mr Popper et ses pingouins de Mark Waters avec Jim Carrey.

Elle vit avec Sebastian Gutierrez.