Eva Gaelle Green sinh tại Paris, Pháp. Mẹ của cô, Marlène Jobert là nữ diễn viên nổi tiếng ở Pháp, bà là người Do Thái Sephardi. Bố của cô, Walter Green, cũng từng là một nam diễn viên nhà nghề, ông có cha là người Thụy Điển và mẹ là người Pháp. Eva Green có một cô em gái song sinh tên Joy. Tuy nhiên, hai chị em chỉ giống nhau về ngoại hình, còn hoàn toàn trái ngược về tính cách

Lúc nhỏ, Eva Green đã từng mong muốn sẽ trở thành nhà nghiên cứu về Ai Cập cổ đại. những năm học trung học, Eva Green đã được biết tới là một nữ sinh đa văn hóa, đa ngôn ngữ. Nhưng năm 16 tuổi, cô cảm thấy không nên tiếp tục theo học mà bắt đầu gia nhập làng điện ảnh vào năm 2001. Eva Green bước đầu theo học tại Trường Nghệ thuật diễn xuất Webber Douglas tại Luân Đôn trước khi theo học tại Eva Saint – Paul.

Bắt đầu từ sân khấu rồi truyền hình, Eva Green nhận được vài vai diễn một cách tình cờ. Cô thất bại với CQ của Roman Coppola, nhưng đạo diễn Bernado Bertolucci vẫn chọn cô cho "The Dreames" năm 2003. Vai diễn đầu tiên cô có được lập tức trong lần đầu ra mắt với nhiều cảnh nóng bỏng chỉ dành cho những người trên 17 tuổi. Trong phim này, Eva đã phơi bày tất cả thân hình đẹp hoàn hảo của mình trên màn ảnh rộng và bộ phim The Dreamers cũng làm nảy sinh biết bao cuộc tranh cãi trong giới phê bình điện ảnh Pháp.

Sau thành công trong bộ phim The Dreamers, tên tuổi của Eva đã được các nhà làm phim Holywood biết đến và vào năm 2005, Eva đã có vai diễn quan trọng trong bộ phim Tử chiến thành Jerusalem, cô đóng cạnh nam tài tử Orlando Bloom. Đây được coi là tác phẩm đầu tiên để Eva khẳng định tên tuổi của cô ở Hollywood. Cô tiếp tục đóng vai trong phim Điệp viên 007 mang tên Sòng bạc Hoàng gia (Casino Royale).