Llamada en realidad Margarita Carmen Cansino, nació en Brooklyn, Nueva York (Estados Unidos), el 17 de octubre de 1918. Comenzó a destacarse en el mundo artístico mientras bailaba junto a su padre.
Al igual que Liv Taylor, tuvo una intensa vida amorosa, ya que se casó cinco veces. Primero con Edward Judson, luego con el director Orson Welles (en 1943), después con el Príncipe Ali Khan (1949-1953), con quien tuvo a su hija Yasmine; con el cantante Dick Haynes (1953-55) y por último con James Hill (1958-61). Tuvo dos hijos, Rebecca con Orson Welles y Yasmin con Aly Khan.
Su primera aparición en la pantalla grande la hizo bailando en "Cruz Diablo" (1934), luego intervino en "La nave de Satán" (1935). En su primera época apareció como Rita Cansino: "Charlie Chan en Egipto" (1935), "Contrabando humano" (1936) y "El héroe de Texas" (1937).
Como no logró éxitos con sus trabajos para la Fox, el estudio no le renovó el contrato, y al poco tiempo firmó con la Universal y conoció a Harry Cohn, una persona clave en su carrera. Éste decidió cambiarle el apellido por el de Hayworth (como el de su madre pero con "y"), y además teñirle el pelo de pelirrojo; transformación que fue fundamental para su carrera.
A partir de ahí trabajó en "Siempre hay una mujer" y "Who Killed Gail Preston?" (ambas de 1938), pero su primer trabajo importante fue "Solo los ángeles tienen alas" (1939). De igual modo, fue la década del ´40 el tiempo de su gloria.
Trabajó en: "Sangre y arena", "The Strawberry Blonde", "Desde aquel beso" (estas tres de 1941). En 1942 hizo un musical con el gran Fred Astaire, llamado "Mi chica favorita", y actuó como co-protagonista en "Bailando nace el amor". Realizó después “Las modelos” (1944), y “Esta noche y todas las noches” (1945).
En 1946 protagonizó su película más importante que la transformó en leyenda y en el objeto de deseo del público masculino, “Gilda”.
Le siguieron a este trabajo:
"La dama de Shanghai" (1948)
"Los amores de Carmen" (1948)
"La dama de trinidad" (1952)
"La bella del pacífico" (1953)
"Salomé" (1953)
Reapareció en 1957 con "Fuego escondido" y con "Pal Joel"; un año más tarde hizo "Mesas separadas" y en 1959 actuó en "Sangre en primera página".
Pero a partir de los años 60 su carrera como actriz empezó a decaer, y comenzó a padecer una cruel enfermedad, Alzheimer. En esa época hizo pocas películas, y mediocres, como "La trampa del dinero" (1966), "La ira de Dios" (1972), etc.
Murió el 14 de mayo de 1987, cuando tenía 68 años.