Michelle Rodriguez partage son enfance entre les Etats-Unis, la République Dominicaine, et Puerto Rico, dont elle est originaire, avant d'être figurante (non-créditée) dans des productions comme Broadway 39e rue de Tim Robbins (1999) et Summer of Sam de Spike Lee (1999).Son conte de fées commence lorsqu'elle se présente au casting de Girlfight (2000), un film sur l'univers de la boxe féminine. Son attitude rebelle et désintéressée correspond parfaitement au profil recherché par les producteurs pour le premier rôle féminin de ce drame sportif. Malgré son peu d'expérience dans le cinéma et la boxe, elle est choisie parmi 350 candidates.Habituée au cinéma d'action qui met en valeur son physique athlétique, elle joue sous la direction de Rob Cohen dans Fast & furious (2001), dont elle partage l'affiche avec Vin Diesel et Paul Walker. L'année suivante, elle interprète Rain Ocampo, membre d'un commando d'élite, en compagnie de Milla Jovovich, et lutte contre un virus mortel et les zombies de Resident evil.Toujours en quête de défis, Michelle Rodriguez s'initie au surf pour les besoins de Blue crush (2003), un film de John Stockwell alliant prouesses nautiques et romance adolescente.
Elle est à l'affiche de Battle in Seattle, de Stuart Townsend, d'Avatar de James Cameron et du quatrième volet de Fast and Furious.
