Τα παιδικά της χρόνια ήταν ιδιαίτερα δύσκολα καθώς χρειάστηκε να παρατήσει το σχολείο και να δουλέψει προκειμένου να βοηθήσει την οικογένειά της. Από μικρή ηλικία είχε όνειρο να γίνει ηθοποιός ωστόσο χρειάστηκαν σχεδόν είκοσι χρόνια μέχρι να καταφέρει να κερδίσει μία θέση στο Χόλιγουντ. Σήμερα, η Naomi Watts συγκαταλέγεται στις κορυφαίες και στις πιο ακριβοπληρωμένες ηθοποιούς της γενιάς της με δεκάδες βραβεία στην κατοχή της και ερμηνείες υποψήφιες για Oscar.
Η Naomi Watts γεννήθηκε το Σεπτέμβριο του 1968 στο Kent της Αγγλίας. Ο Άγγλος πατέρας της Peter, ηχολήπτης των Pink Floyd και η Ουαλή μητέρα της Miv, αντικέρ και σχεδιάστρια ρούχων, χώρισαν όταν ήταν τεσσάρων χρόνων. Τρία χρόνια μετά κι ενώ οι γονείς της είχαν αποφασίσει να δώσουν μια δεύτερη ευκαιρία στο γάμο τους, ο πατέρας της βρέθηκε νεκρός στο διαμέρισμά του στο Notting Hill από υπερβολική δόση ηρωίνης. Η μητέρα της δεδομένου ότι δυσκολευόταν πολύ να μεγαλώσει εκείνη και τον αδερφό της Ben, αποφάσισε να μετακομίσουν στην Ουαλία, στο σπίτι των γονιών της. Το 1978 παντρεύτηκε ξανά και τέσσερα χρόνια μετά η οικογένεια μετακόμισε πάλι, αυτή τη φορά στο Sydney της Αυστραλίας. Η Naomi, η οποία ονειρευόταν να γίνει ηθοποιός από τότε που είδε το "Fame", έπεισε τη μητέρα της και σε ηλικία 14 χρόνων παρακολούθησε μαθήματα υποκριτικής. Καθώς όμως η οικογένεια συνέχισε να αντιμετωπίζει οικονομικά προβλήματα αναγκάστηκε να παρατήσει το σχολείο προκειμένου να δουλέψει. Μετά την εμφάνισή της σε διαφημίσεις, η Naomi έκανε το κινηματογραφικό της ντεμπούτο στην αυστραλιανή ταινία "For Love Alone" το 1986. Παρόλο όμως που έκανε μια πολύ καλή αρχή, αποφάσισε να στραφεί στο modelling υπογράφοντας συμβόλαιο με ένα πρακτορείο, το οποίο την έστειλε στην Ιαπωνία. Λίγο καιρό μετά κι αφού υπήρξαν αρκετές αποτυχημένες προσπάθειες, επέστρεψε απογοητευμένη και έπιασε δουλειά σε ένα πολυκατάστημα. Από εκεί βρέθηκε να εργάζεται ως βοηθός συντάκτη μόδας στο αυστραλιανό περιοδικό "Follow Me", μέχρι που δέχθηκε μια πρόσκληση από ένα φίλο της να παρακολουθήσει ένα διήμερο σεμινάριο υποκριτικής οπότε και αποφάσισε να παρατήσει τη δουλειά της και να κυνηγήσει το όνειρό της.
Το 1989 στην πρεμιέρα της ταινίας "Dead Calm", στην οποία πρωταγωνιστούσε η καλή της φίλη Nicole Kidman γνώρισε το σκηνοθέτη John Duigan, ο οποίος την κάλεσε να περάσει από οντισιόν για την ταινία "Flirting". Η Naomi κέρδισε το ρόλο της Janet Odgers ενώ στη συνέχεια εμφανίστηκε στις τηλεοπτικές σειρές "Brides of Christ" και "Home and Away". Το 1993 υποδύθηκε τη Louise στην ταινία "The Custodian" ενώ ακολούθησαν οι "Matinee" με τον John Goodman, "Wide Sargasso", στην οποία συνεργάστηκε ξανά με το σκηνοθέτη John Duigan και "Gross Misconduct" του George Miller.
Το 1995 είχε σειρά το "Tank Girl" και ένα χρόνο μετά εκτός από την εμφάνισή της στην ταινία "Persons Unknown", πήρε το ρόλο της Grace Rhodes στο τέταρτο sequel της ταινίας "Children of the Corn IV: The Gathering" με μισθό 5.000 δολάρια. Το 1997 εμφανίστηκε στο "Under the Lighthouse Dancing", ενώ ακολούθησαν οι ταινίες "House Divided" και "Dangerous Beauty". Το 1999 υποδύθηκε την Alice στην ταινία "Strange Planet" ενώ το 2001 ήταν η χρονιά της καθώς εκτός από τους ρόλους της στις ταινίες μικρού μήκους "Never Date an Actress" και "Ellen Parker" αλλά και στο remake του "Down", η εμφάνισή της στο "Mulholland Drive" του David Lynch, τράβηξε την προσοχή του κοινού, κέρδισε διθυραμβικές κριτικές και 13 βραβεία.
Το 2002 την εμπιστεύτηκε για ακόμη μια φορά ο David Lynch στο "Rabbits", εμφανίστηκε στη βρετανική μαύρη κωμωδία "Plots with a View" ενώ κέρδισε τρία βραβεία μεταξύ των οποίων ένα Saturn για την ερμηνεία της στην ταινία "The Ring", το remake της ιαπωνικής ταινίας "Ringu" του 1998. Η ταινία εκτός από τα βραβεία που κέρδισε γνώρισε μεγάλη εμπορική επιτυχία με κέρδη που έφθασαν τα 100 εκατομμύρια δολάρια.
Το 2003 υποδύθηκε την Julia Cook στην ταινία "Ned Kelly", όπου κατά τη διάρκεια των γυρισμάτων ξεκίνησε η σχέση της με τον Heath Ledger, η οποία όμως τελείωσε το 2004. Ακολούθησε η ταινία "Le Divorce" ενώ κέρδισε οκτώ βραβεία και μια υποψηφιότητα για Oscar για την ερμηνεία της ως Rachel Keller, στην ταινία "21 Grams".
Το 2004 εμφανίστηκε στις ταινίες "We Don't Have to Live Anymore", "The Assassination of Richard Nixon" με το Sean Penn και "I Heart Huckabees". Tο 2005 ακολούθησε το "The Ring Two" ενώ επιλέχθηκε να υποδυθεί την Ann Darrow, στο remake της ταινίας "King Kong" του Peter Jackson. Η Naomi πέρασε πέντε μήνες στη Νέα Ζηλανδία για τα γυρίσματα κι εκτός από τα πέντε εκατομμύρια δολάρια που πρόσθεσε στον τραπεζικό λογαριασμό της κέρδισε ένα Saturn Award.
Μετά το "The Painted Veil" το 2006, ακολούθησαν οι ταινίες "Eastern Promises" του David Cronenberg με το Viggo Mortensen, όπου εκτός από τις εξαιρετικές κριτικές ήταν υποψήφια για Saturn Award και η "Funny Games". To 2009 εμφανίστηκε στην ταινία "The International" με τον Clive Owen και συνέχισε με το ρόλο της Elizabeth Joyce στην ταινία "Mother and Child". Το 2010 υποδύθηκε τη Sally στην ταινία του Woody Allen "You will meet a tall dark stranger" ενώ κέρδισε μια υποψηφιότητα για Satellite Award για την ερμηνεία της στην ταινία "Fair Game".
Το 2011 πρωταγωνίστησε στο "Dream House" με τους Daniel Craig και Rachel Weisz πριν εμφανιστεί στο "J Edgar" με το Leonardo DiCaprio. Την επόμενη χρονιά κέρδισε τη δεύτερη υποψηφιότητά της για Oscar χάρη στην εξαιρετική της ερμηνεία στην ταινία "The Impossible" ενώ φέτος πρόκειται να τη δούμε να υποδύεται την πριγκίπισσα Diana στην ταινία του Oliver Hirschbiegel.
Σε ό,τι αφορά την προσωπική της ζωή η Naomi από την Άνοιξη του 2005 έχει βρει την ευτυχία δίπλα στον ηθοποιό Liev Schreiber. Το ζευγάρι έχει αποκτήσει δύο γιους, τον Alexander "Sasha" Pete το 2007 και το Samuel "Sammy" Kai το 2008, ωστόσο παρά το γεγονός ότι τον Ιανουάριο του 2009 αρραβωνιάστηκαν δεν έχουν αποφασίσει ακόμα να παντρευτούν.
Η Naomi Watts είναι ένας άνθρωπος με έντονη φιλανθρωπική δράση μάλιστα από το 2006 είναι Πρέσβειρα καλής Θελήσεως των Ηνωμένων Εθνών για την καταπολέμηση του Αids.