Elle grandit à Long Beach et commence sa carrière en tant que mannequin à l'âge de 16 ans. Cette première expérience l'emmène un peu partout dans le monde, en Europe, en Australie et jusqu'au pays du soleil levant.

Cameron s'installe par la suite aux Etats-Unis pour achever ses études.

En 1994, elle participe à une audition qu'elle remportera pour jouer dans ''The Mask''. Elle joue alors le premier grand rôle de sa carrière avec l'humoriste canadien Jim Carrey. Le film un connaît un succès planétaire qui fait des deux comédiens de véritables nouvelles stars à Hollywood.

Mais la jeune actrice garde la tête froide et ne se précipite pas face aux propositions qui affluent. Elle prend ainsi une certaine distance vis-à-vis des grosses productions commerciales et s'implique dans le cinéma indépendant.

C'est ainsi qu'on la retrouve à l'affiche de films de budgets nettement Petits Mensonges entre frères, Feeling Minnesota et Une vie moins ordinaire.    

En 1998, elle revient au devant de la scène cinématographique avec ''Marie à tout prix'' et affirme son statut de comédienne de premier choix.

Elle enchaîne par la suite par ''Very Bad Things'', ''Dans la peau de John Malkovitch'' et ''L’enfer du dimanche''

Cameron Diaz joue à partir de l'année 2000 dans la série très lucrative des ''Charlie et ses drôles de dames'' et signe deux volets qui rencontrent un large succès auprès du public.

L'actrice s'illustre brillamment un an plus tard dans ''Vanilla Sky'' aux côtés de Tom Cruise et de Penelope Cruz. Elle incarne une femme aveuglée par une jalousie maladive et qui tente de retenir son amant.

En 2003 elle joue le rôle d'une voleuse et femme fatale dans ''Gangs of  New York'' et forme un duo de charme et de choc avec Leonardo Di Caprio.

Cameron Diaz a également prêté sa voix lors des trois épisodes de ‘’Shrek’’ pour le personnage de la princesse Fiona. Le dernier volet est déjà sorti sur les écrans et a connu un grand succès.