Nata e cresciuta a Hopkins, nella Carolina del Sud, si è diplomata alla Juilliard School. Ha debuttato in televisione nel 2010, con un ruolo da protagonista in The Good Wife. Nel 2012 ha poi recitato nella serie di successo Mad Men, interpretando il primo personaggio afroamericano della serie.
Nel 2014 recita invece nel film indipendente Dear White People, ruolo che la rivela al mondo della critica cinematografica, e le permette di aggiudicarsi il Black Reel Awards come miglior attrice emergente.
Nel 2015, grazie al film satirico Chi-Raq di Spike Lee ottiene una nomination ai NAACP Image Award come miglior attrice e ottiene il Black Reel Award nella stessa categoria.
Nel 2016 è stata scelta come protagonista di Buffalo Soldier Girl su una donna che, travestita da uomo, si è arruolata e ha combattuto la guerra civile afroamericana come Buffalo Soldier. Nel 2018 è stata diretta da Barry Jenkins nel film nominato ai Premi Oscar Se la strada potesse parlare.
Nel 2021 è nel cast del film di Nia DaCosta Candyman e interpreta la versione adulta di Monica Rambeau, personaggio apparso nel film Captain Marvel. L'anno successivo è protagonista insieme a Brie Larson e Iman Vellani del sequel The Marvels.