1970-ben született Bostonban, Massachusettsben, Uma Karuna Thurman néven.
A szőke Uma Thurman előadásaival bebizonyította, hogy ő az egyik legsokoldalúbb fiatal színésznő. Április 29-én, csütörtökön a hollywoodi szépség 40 éves lesz. Kétszer házasodott össze Gary Oldman és Ethan Hawk színészekkel, két gyermeket nevel és feladatról feladatra jár. Apja, az indi-tibeti buddhista tanulmányok professzora a buddhizmus szellemében nevelte gyermekeit, és mindhárom utódnak keleti neveket adott. Összebarátkozott a dalai lámával, és ő volt az első amerikai, akit a dalai láma szerzetesi státusba fordított.
A svéd származású édesanyja után örökölte a modell hivatását, bár gyermekkorában színésznő szeretett volna lenni. 1988-ban debütált a Kiss apa jóéjt című filmben. Ugyanebben az évben a nagy sikerű filmben szerepelt a Veszélyes ismerősök sztárjaival és Gilliam báró Munchausen kalandjai című kalandfilmjében. Néhány további film és Robin Hood televíziós adaptációja után ismét Robert DeNiróval és Bill Murray-vel játszott A dühös kutya és Glória (1993) című filmben. A rendezővel, Quentin Tarantinóval folytatott találkozó elhozta a film hírnevét.
A gengszterfőnök, Mia Wallace feleségét játszotta Pulp Fiction: Stories from the Underworld (1994) című filmjében, amelyet felejthetetlen tánca uralkodott John Travolttal. Mii karaktere Osur-jelölést hozott Thurmannak. Például szerepelt Gattaca (1997), Batman és Robin (1997) filmekben is. Woody Allen rendező Édes semmi (1999) című filmjében alakította, és Gérard Depardieu-val játszott a Vatelben (2000). Az igazi sláger ismét Tarantino véres orgiákban elért mesteri akciófilmjének két részében várta Kill Bill (2003 és 2004) néven. 2003-ban Ben Affleck mellett szerepelt a Kifizetés című filmben. 2005-ben a legjobban fizetett hollywoodi színésznők közé sorolták, amelynek díja 12,5 millió dollár volt a filmért. Először a Be Cool című bűnügyi vígjátékban tűnt fel, ennek köszönhetően a kamera előtt ismét találkozott John Travolttal.
Ezt követte a Prime romantikus vígjáték Meryl Streeppel. 2005-ben a Producerek című film musical premierje is volt. Az elmúlt években például a Mission Zero (2007) rövid thrillerben, valamint a Házas menyasszony (2008) és az Anyaság (2009) filmekben láthatta. Sikeres filmkarrierjével Uma Thurman ismét keresett modell lett. A Lancôme kozmetikai cég választotta arcának, amely rúzsainak több árnyalatát elnevezte róla. De csak Ázsiában adták el őket. 2005-ben a francia Louis Vuitton divatház arcává is vált.