1968'de İngiltere'de doğan oyuncu, küçük yaştayken babasını kaybetti. Babasının ölümünün ardından annesi ile birlikte Kuzey Galler'e yerleşen Watts daha sonra ailesi ile birlikte Sydney Avustralya'ya göç ederek Avustralya vatandaşlığına geçti.
Kariyerine burada başlayan oyuncu, önce bazı Avustralya televizyon dizilerinde rol aldı. İlk filmi 1991 Avustralya yapımı olan Flirting'dir. İlk filminin ardından oyunculuk sektörüne dört yıl ara vererek Japonya’da modellik kariyerine başladı. 80’li yılların sonunda oynadığı reklam filmleriyle yeniden yapımcıların dikkatini çekti. 1998 yılında gösterime giren ”Tehlikeli Güzellik” filminde Giulia karakterini canlandırdı ve Hollywood sinemasına hızlı bir giriş yaptı.
Naomi Watts'ın kariyerindeki dönüm noktası ise 2001'de yer aldığı Mulholland Çıkmazı oldu.
”Bebe Şehirde” adlı animasyonda seslendirme yaptı ve bu yıllarda Stephen Hawkins ile yaşadığı ilişkiyle gündemlerden uzun süre düşmedi. 2003 yılında Sean Penn ile başrol oynadığı ”21 Gram” adlı filmdeki başarılı performansıyla, 76. Akademi Ödülleri’nde ”En İyi Kadın Oyuncu” dalında aday gösterilen Naomi Watts, ödülü Charlize Theoran’a kaptırdı.
