Née à Vancouver, Carrie-Anne Moss entre à onze ans dans une chorale d'enfants et effectue sa première tournée en Europe durant ses études secondaires. De retour en Amérique, elle passe un diplôme à l'American Academy of Dramatic Arts de Pasadena, puis commence à travailler comme modèle en Europe, à Toronto, au Japon, en Espagne. C'est à Barcelone qu'elle tient, en 1991, son premier rôle régulier dans la série "Dark Justice".
Etablie à Los Angeles depuis 1992, l'actrice participe à des séries comme "Models, Inc.", "FX, effets spéciaux", "Alerte à Malibu", "La Loi de Los Angeles" et "Due South".
Lancée par le succès international de
Matrix en 1998, Carrie-Anne Moss partage avec Guy Pearce l’affiche du thriller culte de Christopher Nolan
Memento, qui lui vaut l’Independent Spirit Award du meilleur second rôle féminin, et tourne également
The Crew de Michael Dinner, avec Burt Reynolds et Richard Dreyfuss (2000),
PlanÈte Rouge (2000), avec Val Kilmer et
LE CHOCOLAT de Lasse Hallström, avec Juliette Binoche, Johnny Depp et Dam Judi Dench en 2001.
En 2003, les deux suites de Matrix - Matrix Reloaded et Matrix Revolutions - sortent en salle et assoient le succès de l'actrice. L'année suivante elle est à l'affiche de Suspect Zéro, réalisé par E.Elias Merhige. En 2006, elle joue dans Snow Cake de Marc Evans.
En 2007, elle joue dans les films Fido et Paranoiak.
