Née en Angleterre,
Naomi Watts s'établit à quatorze ans en Australie, où elle commence son apprentissage d'actrice. En 1991, elle tient son premier rôle marquant, avec Thandie Newton et Nicole Kidman, dans
Flirting de John Duigan, réalisateur qui la réengage deux ans plus tard pour son film dramatique
Wide Sargasso Sea.
Elle tourne également durant cette période le film "grunge"
Tank Girl et le film à costumes
La Courtisane, tout en participant à des productions télévisées comme la mini-série britannique
Brides Of Christ, les téléfilms
Bermuda Triangle et
The Wyvern Mystery avec Derek Jacoby.
Naomi Watts a coproduit et interprété le court-métrage "Ellie Parker", présenté en compétition au Festival de Sundance 2001, pour lequel elle a remporté le prix de la meilleure actrice de court-métrage.
Par la suite,
Naomi Watts a remporté un succès international dans
Mulholland Drive de David Lynch, où son interprétation de la blonde Betty fut notamment primée par la National Society of Film Critics et les Chicago Film Critics et saluée à la Convention ShoWest 2002 ("Female Star of Tomorrow") et au Festival d'Hollywood ("Meilleur espoir féminin").
En 2002, la jeune comédienne a été au générique de la comédie romantique
L'Amour Six Pieds Sous Terre, en compagnie de Brenda Blethyn, Alfred Molina et Christopher Walken, et
Le Cercle de Gore Verbinski, avec Brian Cox et Martin Henderson. On la retrouve un peu plus tard dans la suite de ce film,
Le Cercle - The Ring 2, cette fois réalisé par Hideo Nakata.
Elle a été citée à l'Oscar de la meilleure actrice pour son tour de force dramatique dans
21 Grammes d’Alejandro Gonzalez Inaritu, qui lui valu, en outre, le Prix du Public au Festival de Venise comme meilleure actrice en 2003.
En 2005, elle tient le rôle d'Ann Darrow dans le film de Peter Jackson,
King Kong, nouvelle version de la célèbre histoire du grand singe. Ensuite, elle joue aux côtés d'Ewan Mcgregor pour
Stay de Marc Forster (2006). Le film raconte l’histoire d’un psychiatre qui cherche à comprendre pourquoi un jeune homme veut se suicider la veille de son 21e anniversaire. La même année, elle joue dans
Le Voile Des Illusions de John Curran, qu'elle co-produit.
En 2007, elle découvre deux metteurs en scène géniaux qui lui propose chacun le rôle principal de leur long-métrage, dans
Les Promesses De L'Ombre de David Cronenberg et
Funny Games U.s. de Michael Haneke, l'actrice dévoile toute la mesure de son talent. Ensuite, elle joue également dans
L'Enquête - The International, un thriller énervé très pertinent en temps de crise avec Clive Owen. Un an plus tard, elle joue dans
Vous Allez Rencontrer Un Bel Et Sombre Inconnu orchestré par Woody Allen.
En 2011,
Naomi Watts interprète l'ex agent de la CIA Valerie Plame aux côtés de Sean Penn pour
Fair Game de Doug Liman, puis enchaîne avec le thriller de Jim Sheridan,
Dream House, aux côtés de Daniel Craig et Rachel Weisz, suivi du biopic de Clint Eastwood,
J. Edgar. L'année suivante, elle tient, aux côtés d'Ewan Mcgregor, le rôle principal de
The Impossible de Juan Antonio Bayona, qui revient sur les évènements dramatiques survenus lors du Tsunami de 2004. Ce rôle éprouvant lui vaut une seconde nomination de la Meilleure Actrice à la
85ème Cérémonie Des Oscars 2013.
En 2013, l'actrice joue une mère amoureuse du fille de sa meilleure amie (Robin Wright) et inversement dans
Perfect Mothers, d'Anne Fontaine.