D'origine italienne, Rose McGowan a décidé de devenir comédienne lorsque sa famille s'est installée aux Etats-Unis. En 1997, elle se fait connaître en jouant dans
Encino Man de Pauly Shore. Mais c'est avec
The Doom Generation de Gregg Araki, où elle campe Amy Blue, qu'elle attire l'attention de la critique et du public et qu'elle décroche une citation à l'Independent Spirit Award.
Elle enchaîne avec
Scream de Wes Craven, dans le rôle de Tatum Riley, aux côtés de Neve Campbell et Courteney Cox. L'année suivante, elle tourne
Jawbreaker, qui lui vaut une citation aux MTV Movie Awards. En 2001, elle remplace Shannon Dougherty dans la série culte
Charmed, avec Alyssa Milano et Holly Marie Combs.
On l'a égalementvue dans la mini-série Elvis, dans le rôle d'Ann-Margaret. Elle a récemment inscrit son nom au générique pour
Le Dahlia Noir de Brian De Palma, avec Hilary Swank, Josh Hartnett et Scarlett Johansson.
En 2007, elle décroche l'un des rôles-titres de
Grindhouse - Planète Terreur et fait une apparition dans
Grindhouse - Boulevard De La Mort de Tarantino et Rodriguez.