Après des études NIDA (National Institute of Dramatic Art) et au Prime Time Actors Studio de Los Angeles, Emilie de Ravin débute dans la série "Beatmaster". Elle y joue le Démon Curupira de 1999 à 2000. Dans la foulée, elle se mêle aux extraterrestres de Roswell le temps d'une saison. A partir de 2003, l'actrice enchaîne les apparitions dans les séries NCIS : Enquêtes spéciales, FBI : opérations secrètes et Les Experts : Miami, avant d'obtenir un des rôles principaux de Lost, les disparus.

En 2006 elle est la tête d'affiche de The Hills have eyes, premier film américain du réalisateur français Alexandre Aja et remake du film de Wes Craven.