Figlia dei famosi attori Bruce Dern e Diane Ladd.
Attrice feticcio di David Lynch che l’ha diretta in “Velluto blu” (1986), “Cuore selvaggio” (1990), “Inland Empire” (2006) e nel 2017 in “Twin Peaks”.
È stata candidata all’Oscar tre volte: “Rambling Rose” (1991), “Wild” (2014) e lo ha vinto come attrice non protagonista per “Storia di un matrimonio” (2019).
In “Rambling Rose” fu nominata anche sua madre e questo fa di loro l’unica coppia madre e figlia ad essere candidate per lo stesso film.
Ha vinto quattro Golden Globe per “Afterburn” (1992) e “Recount” (2008) e nelle serie tv “Enlightened” (2011-2013) e “Big Little Lies” (2017-2019).
Per quest’ultima ha vinto anche un Emmy Award.
Tornerà nel ruolo della paleobotanica Ellie Sattler in “Jurassic World: Dominion (2022).
È stata sposata dal 2005 al 2013 con il musicista Ben Harper.
Nel 2001 e nel 2004 sono nati i loro figli Ellery e Jaya.
Prima di Ben aveva fatto coppia con Kyle MacLachlan e Jeff Goldblum.