D'abord portée vers les arts et l'économie, Cate Blanchett se destine finalement à des études de théâtre dont elle ressort diplômée en 1992. Elle commence alors une carrière de comédienne, oscillant entre le théâtre et la télévision et recueillant succès public et critique en Australie. En 1997, le réalisateur Bruce Beresford lui propose son premier rôle important dans la superproduction Paradise road, mais c'est avec Elizabeth, dont elle tient la vedette, que le public international la découvre véritablement. Sa brillante prestation de la reine d'Angleterre lui vaut le Golden Globe de la meilleure actrice ainsi qu'une nomination aux Oscars 1999. Cate Blanchett tourne ensuite la comédie Les Aiguilleurs (2000), l'occasion pour elle de faire la rencontre de Billy Bob Thornton, acteur à qui elle donnera de nouveau la réplique dans Bandits (2002). De plus en plus présente au cinéma, la comédienne enchaîne les apparitions dans Le Talentueux M. Ripley (2000) et The Man who cried (2001). Sa carrière prend un tournant avec la trilogie du Seigneur des anneaux : sa beauté diaphane et sa douceur lui permettent d'incarner l'elfe Galadriel. Dans un registre différent, elle interprète, aux côtés de Giovanni Ribisi, une diseuse de bonne aventure dans le thriller surnaturel Intuitions de Sam Raimi. Cate Blanchett retrouvera cet acteur pour les besoins du drame sentimental Heaven. Aimant camper des femmes à poigne comme dans le western Les Disparues (2003), elle se voit également confier des rôles de personnages réels comme Veronica Guerin (2002), une journaliste irlandaise enquêtant sur des trafiquants de drogue, et la comédienne Katharine Hepburn dans la fresque Aviator en 2004.
Souvent associée à un cinéma hollywoodien de qualité, la belle tourne également sous la direction de réalisateurs aussi talentueux que Wes Anderson (La Vie aquatique, 2005), Alejandro González Inárritu (Babel, 2006), Steven Soderbergh (The Good German, 2007) et Todd Haynes (I'm Not There, id.), ce qui lui permettra de décrocher une nouvelle nomination à l'Oscar du Meilleur Second Rôle Féminin.
En 2008, après s'être glissée dans la peau de plusieurs légendes (Elizabeth I, Katharine Hepburn, Bob Dylan), Cate Blanchett en affronte une autre, Indiana Jones, en incarnant la terrible Irina Spalko dans Indiana Jones et le Royaume du Crâne de Cristal. Elle retrouve ensuite un Brad Pitt en plein rajeunissement dans L'étrange histoire de Benjamin Button de David Fincher puis son compatriote Russell Crowe dans le Robin des Bois de Ridley Scott. À partir de 2012, elle incarne de nouveau l'elfe Galadriel dans la seconde trilogie de Peter Jackson, inspirée du roman de J.R.R. Tolkien, Bilbo le Hobbit.
En 2013, en plus du second volet du Hobbit, la comédienne à la beauté froide joue pour la première fois sous la direction du réalisateur culte Woody Allen, dans la comédie dramatique Blue Jasmine. Elle y incarne l'héroïne, Jasmine, une femme paumée après l'échec de son mariage. L'année suivante, elle rejoint le casting de The Monuments Men, film de et avec George Clooney, dans lequel un groupe d'individus venant de 13 pays différents se lance à la recherche des oeuvres d'arts volées par les nazis pendant la Seconde Guerre mondiale.
Après, Le Hobbit : La bataille des cinq armées, troisième et dernier volet de la lucrative saga d'heroic fantasy, Cate Blanchett retrouve Todd Haynes pour Carol dans lequel elle incarne le rôle-titre, celui d'une femme séduisante prisonnière d'un mariage peu heureux qui tombe amoureuse du personnage de Rooney Mara. En 2016, elle joue une journaliste qui a dévoilé le scandale de la prison d'Abou Ghraib dans Truth: Le prix de la vérité aux côtés de Robert Redford. La comédienne collabore aussi à deux reprises avec Terence Malick pour les besoins de Knight of Cups (2015) et Song to Song (2017) tout en affichant un certain engouement à jouer les méchantes comme en témoignent ses prestations dans les blockbusters Cendrillon (2015) et Thor: Ragnarok (2017).
