Saltó a la fama cuando interpretó el papel de Hermione Granger en las películas de Harry Potter. También se destacó por su papel protagónico en la película The Perks of Being a Wallflower del 2012, por la cual recibió un premio de MTV, un premio Teen Choice y un People's Choice. Interpretó el papel de Bella en la película Beauty and the Beast del 2017.
Asistió a la Escuela Dragon en Oxford y a la Escuela de Artes y Teatro, donde protagonizaba obras teatrales escolares.
Fue modelo de las campañas de otoño e invierno de Burberry en el 2009. Se graduó de la Universidad Brown en el 2014.
Sus padres, Jacqueline Luesby y Chris Watson, se divorciaron en 1995. Tiene cuatros hermanos llamados Alex, Toby, Nina y Lucy. Mientras asistía a la Universidad de Oxford, estuvo en una relación con Will Adamowicz. Luego salió con un jugador de rugby de Oxford llamado Matthew Janney, pero la pareja se separó en diciembre del 2014. En el 2018 salió brevemente con el actor de Glee Chord Overstreet. También salió con el director ejecutivo Brendan Wallace pero luego comenzó a salir con el emprendedor Leo Robinton.
J.K. Rowling basó el personaje de Hermione Granger en una versión más joven de ella misma.
