Attrice. È figlia di Karsten, architetto nato in Danimarca e trasferitosi a New York, e di Melanie Sloan, americana di origini polacche, che diverrà poi manager della figlia. Ha un fratello gemello, Hunter, nato tre minuti dopo di lei, una sorella, Vanessa, anche lei attrice, e un altro fratello, Adrian. I suoi genitori divorziano quando ha 13 anni. Si diploma nel 2002 alla Professional Children's School di Manhattan. Recita per il grande schermo dall'età di 10 anni, debuttando nel 1994 nel film 'Genitori Cercasi', in cui ha una piccola parte. Quattro anni dopo, viene scelta da Robert Redford per il film da lui diretto 'L'uomo che sussurrava ai cavalli', che fa di Scarlett una promessa di Hollywood grazie alla sua interpretazione di una giovane che, cadendo da cavallo, perde una gamba. Da quel momento lavora in film di grande importanza: compare nel 2001 in 'L'uomo che non c'era', diretto da Joel Coen, e nello stesso anno nel film di Terry Zwigoff 'Ghost World', acclamato dalla critica. Arriva poi il film che, segnandone il passaggio all'età adulta, la rende tra le attrici più desiderate dello star-system, 'Lost in Traslation - L'amore tradotto' (2003), a fianco di Bill Murray, scritto e diretto da Sophia Coppola. Sempre nel 2003 incarna la protagonista del quadro di Jan Vermeer in 'La ragazza con l'orecchino di perla', e nel 2004 recita con John Travolta in 'Una canzone per Bobby Long', in concorso alla Mostra d'Arte Cinematografica di Venezia nella sezione Orizzonti. Scarlett viene poi definita musa ispiratrice di Woody Allen perché lui la dirige in due film: 'Match Point' (2005), la prima pellicola drammatica della carriera del regista, e 'Scoop' (2006), in cui Scarlett è una giovane reporter che si fa aiutare da un fantasma per incastrare un assassino. Nel 2006 è nel cast di 'Black Dhalia' di Brian De Palma, un poliziesco noir ambientato alla fine degli anni Quaranta e tratto dall'omonimo romanzo di James Ellroy. Nel 2007 è presente di nuovo al Festival di Venezia con la commedia 'Il diario di una tata'. Nel 2008 è Maria Bolena nello storico 'L'altra donna del Re' dove si confronta con la sorella Anna, impersonata da Natalie Portman. Sempre nel 2008 torna a ispirare Woody Allen nella commedia 'Vicky Cristina Barcelona' e il 26 settembre dello stressp anno ha sposato in un tranquillo resort alle porte di Vancouver, in Canada, l'attore Ryan Reynolds che per lei un anno prima aveva lasciato Alanis Morissette dopo 5 anni di relazione.