Luego de aparecer en la comedia Este Cuerpo No Es Mío, comenzó a obtener papeles protagónicos en Chicas Pesadas, Diarios de una Pasión, Los Rompebodas, Medianoche en París y Te Amaré por Siempre. También interpretó a Ani Bezzerides en la segunda temporada de True Detective, la serie de crímenes de HBO, y luego tuvo un papel protagónico en Doctor Strange.
Se graduó con un título en teatro de la Universidad de York.
Ella y Ryan Gosling obtuvieron un premio Teen Choice por sus papeles en Diarios de una Pasión, incluyendo Mejor Química en Escena y Mejor Beso.
Tiene una hermana llamada Keyleen y un hermano llamado Dan. En el 2016 comenzó a salir con el escritor Jamie Linden. La pareja recibió a su primer bebé juntos en abril del 2018. Anteriormente salió con sus co-protagonistas Michael Sheen, Josh Lucas y Ryan Gosling.
Protagonizó Sherlock Holmes junto a Robert Downey Jr.
