Elle passe sa jeunesse entre Londres (lieu de travail de son père) et la Russie (où habite sa mère), puis commence à prendre des courts de comédie dès 9 ans, et débute une carrière de model à l'âge de 11 ans. En 1987, Richard Avedon en fait l'une des femmes les plus inoubliables du monde dans une campagne publicitaires pour la marque de cosmétiques Revlon. Elle a 13 ans lorsqu'elle interprète Samantha, la fillette du drame Two Moon Junction, en 1988, son premier film. Le public la découvre véritablement dans Retour au Lagon Bleu en 1991, suite/remake du Lagon Bleu, dans lequel elle reprend le rôle tenu à l'origine par Brooke Shields, Lilli, jeune femme découvrant l'amour et la vie sur une île déserte. Elle est par la suite Mildred Harris dans le Chaplin de Richard Attenborough (1992), Michelle Burroughs, l'une des adolescentes de la comédie estampillée 70's Génération Rebelle (1993), et surtout Leeloo, la jolie extra-terrestre du Cinquième élément de Luc Besson, qu'elle épouse peu de temps après.Suivent son rôle de prostituée martyrisée dans He Got Game de Spike Lee, et sa composition de Jeanne d'Arc dans le film éponyme, pour lequel elle retrouve son compagnon d'alors, Luc Besson. Par la suite, elle est Eloise, un ange déchu du Down Town New Yorkais dans The Million Dollar Hotel de Wim Wenders. En 2001, elle est à l'affiche du Zoolander de Ben Stiller, avant d'aller se frotter aux morts vivants dans Resident evil, et sa suite Resident evil : apocalypse, tout deux adaptés du jeu vidéo à succès. Habituée aux univers inquiétants et futuristes, on la retrouve pour Ultraviolet dans le rôle musclé de Violet chargée de protéger un petit garçon de la guerre entre les humains et les vampires qui fait rage.
