Aubrey Plaza è emersa grazie al ruolo della stagista priva di immaginazione April Ludgate nella serie comica della NBC Parks and Recreation, serie nata dai creatori di The Office, un mockumentary di mezz'ora centrato sul mondo delle autorità locali.
Plaza ha inoltre recitato insieme a Adam Sandler, Leslie Mann e Seth Rogen nel film di Judd Apatow Funny People. Il film segue un comico veterano che prende un attore senza successo sotto la sua ala dopo aver avuto un'esperienza che lo ha avvicinato alla morte. Plaza ha interpretato Daisy, l'interesse amoroso del personaggio di Rogen, Ira. Plaza ha poi interpretato anche il film di Dan Eckman Mystery Team. Il film ruota intorno a un gruppo di detective liceali impegnati a risolvere piccoli misteri nella loro cittadina. Quando una ragazza del vicinato chiede loro di scoprire chi ha ucciso i suoi genitori, la squadra deve confrontarsi con un violento cartello di signori della droga e spogliarellisti, gente mai vista prima nella piccola cittadina di Oakdale. Plaza recita sketch comici e improvvisazioni all'Upright Citizens Brigade Theatre dal 2004. Nel 2010 interpreta il ruolo di Julie Powers in Scott Pilgrim vs. The World, mentre nel 2016 è nel cast di Nonno Scatenato al fianco di Robert De Niro e Zac Efron e affianca nuovamente Efron in Mike & Dave: Un matrimonio da sballo.
Nel 2019 è nel film La bambola assassina, rifacimento dell'omonimo film del 1988. Nel 2022 è invece tra i protagonisti della seconda stagione della serie The White Lotus, grazie alla quale ottiene una candidatura al Golden Globe come migliore attrice non protagonista in una serie. Sarà poi Francis Ford Coppola a volerla nel suo Megalopolis (2024), presentato al Festival di Cannes.
Originaria di Wilmington, Delaware, Plaza si è laureata alla Tisch School of the Arts della New York University. Attualmente vive a Los Angeles.