Nació el 25 de septiembre de 1969 en Swansea (Gales, Reino Unido), siendo la segunda de tres hermanos, hija de un empleado en una fábrica y de una modista. Está casada desde 2000 con el actor Michael Douglas, con quien ha tenido dos hijos: Dylan Michael Douglas (nacido el 8 de agosto de 2000) y Carys Zeta Douglas (nacida el 20 de abril de 2003).
Desde pequeña se formó en canto, baile e interpretación. Intervino en varias producciones de teatro locales y musicales. En 1990 debutó en el cine como protagonista de "Las mil y una noches", en Francia. Cuando regresó a Inglaterra empezó a trabajar en televisión en la serie "The Darling Buds of May", por la cual llegó a ser una de las actrices más populares de su país.
Con el sueño de triunfar en Hollywood se fue a los Estados Unidos, donde trabajó en varios telefilmes y miniseries, hasta que Steven Spielberg la eligió, en 1998, para ser la protagonista de "La máscara del Zorro" -filme que él producía-.
Luego hizo "La trampa" y "La guarida" (ambas de 1999) y "Traffic" (2000). Al año siguiente protagonizó junto Julia Roberts la comedia "La pareja del año", y en 2003 tuvo el éxito más grande de su carrera por su trabajo en el musical "Chicago" -obtuvo su primer Oscar como actriz secundaria-.
Ese mismo año protagonizó "Crueldad intolerable" y en 2004 "La Terminal" y "Ocean's Twelve". En 2005 protagonizó "La leyenda del Zorro" y en 2007 estrenará dos películas "No reservations" y "Death defying acts". También ha actuado en "Cristobal Colón: el descubrimiento", "Alta fidelidad" y "The phantom: El héroe enmascarado".