Attrice australiana conosciuta prima in patria per il ruolo di Donna Freedman nella soap opera Neighbours (2008-2011), che le ha fatto guadagnare due candidature ai Logie Awards, poi per la serie tv americana della ABC Pan Am (2011-2012) dove recitava il ruolo dell'hostess Laura Cameron. Appare anche in Questione di tempo (2013) e The Wolf of Wall Street (2013), dove era Naomi, la moglie del personaggio interpretato da Leonardo DiCaprio, rivelandosi una nuova promessa di Hollywood.

Studi
Margot Robbie nasce il 2 luglio 1990 a Gold Coast, una città sul mare del Queensland, in Australia. L'infanzia e l'adolescenza le vive dividendosi fra la spiaggia e la fattoria dei suoi nonni (visto che entrambe le sue famiglie sono famiglie di allevatori). Ha solo 17 anni quando comunica a sua madre, una fisioterapista, che di voler andare a vivere da sola a Melbourne per inseguire il suo sogno di attrice. La madre, ovviamente, non la farà partire immediatamente, ma le impone prima di finire il college. Cosa che accadrà nel 2007, quando finalmente potrà dire chiusa la sua esperienza al Somerset College.

Il debutto da protagonista
È in quello stesso anno che comincia a lavorare come attrice professionista, pur senza avere un agente alle sue spalle. La bellezza l'aiuta enormemente. Infatti, recita in ben due film, Vigilante e I.C.U. e, proprio di quest'ultimo film, è la protagonista.

La notorietà con Neighbours
Ma lei non si monta la testa e accetta di apparire anche in numerosi spot commerciali, partecipando anche ad altrettanti telefilm come Elephant Princess e City Homicide. Ma la vera e propria notorietà la incontra quando le viene affidato il ruolo di Donna Freedman in Neighbours (2008), una notissima soap opera australiana. Inizialmente, il suo doveva essere una piccolissima apparizione, ma la bellezza e la bravura della Robbie la portano a veder promosso il suo personaggio come un regular, ricevendo anche importanti riconoscimenti da parte della critica televisiva. Ma già nel 2010, la Robbie decide di lasciare il cast e di spostarsi per almeno tre anni a Hollywood, per tentare di proseguire lì la sua carriera di attrice.

La carriera americana
Appena arrivata a Los Angeles, l'attrice si presenta subito per un provino su una nuova serie di Charlie's Angels ma, i produttori della Sony Pictures Television preferiscono spostarla a un nuovo drama che andrà in onda sulla ABC, Pan Am, con Christina Ricci. La Robbie acquista così una certa notorietà in America nel ruolo dell'inesperta ma bellissima hostess Laura Cameron. Disgraziatamente, dopo la prima stagione, la serie è cancellata, nonostante i grandi elogi della critica. Dopo qualche mese di fermo, la Robbie ottiene però un ruolo nella commedia romantica e fantastica di Richard Curtis Questione di tempo. Nel frattempo, si presenta per un'audizione per un ruolo chiave in un nuovo film di Martin Scorsese. Anche in questo caso, vince il ruolo e diventa la moglie Naomi Lapaglia, moglie dell'uomo d'affari senza moralità e scrupoli interpretato da Leonardo DiCaprio in The Wolf of Wall Street. La critica la applaude, il pubblico mondiale comincia a memorizzare il suo nome. Nel frattempo, appare anche in Suite francese (2014), Z for Zachariah (2015) e la commedia romantica Focus - Niente è come sembra.
L'anno seguente, sotto la direzione degli stessi registi (Glenn Ficarra e John Requa), interpreta Tanya Vanderpoel nel mix tra commedia, documentario e biografia di Whiskey Tango Foxtrot. Farà poi parte della squadra suicida di David Ayer in Suicide Squad (2016) e sarà Jane in The Legend of Tarzan di David Yates.
Entra poi nel cast del film di Tarantino C'era una volta a... Hollywood, parzialmente incentrato sui fatti di sangue avvenuti al numero 10050 Cielo Drive a Los Angeles per mano di Charles Manson. Margot interpreta l'attrice Sharon Tate, ruolo che le vale la candidatura al BAFTA alla migliore attrice non protagonista.
Nel 2019 recita invece in Bombshell - La voce dello scandalo, diretto da Jay Roach, insieme a Nicole Kidman e Charlize Theron. Con questo ruolo ottiene la candidatura all'Oscar alla miglior attrice non protagonista, al Golden Globe per la migliore attrice non protagonista, al SAG Award per la miglior attrice non protagonista e al BAFTA alla migliore attrice non protagonista.
Torna poi a interpretare Harley Quinn in Birds of Prey e la fantasmagorica rinascita di Harley Quinn (2020) e nel sequel-reboot di Suicide Squad, intitolato The Suicide Squad - Missione suicida. Nel 2021 viene candidata agli Oscar come produttrice per Una donna promettente. Tra il 2022 e il 2023 reciterà in Amsterdam di David O. Russell, Asteroid City di Wes Anderson, Babylon di Damien Chazelle e Barbie di Greta Gerwig. Sarà inoltre produttrice e protagonista di un prequel di Ocean's Eleven - Fate il vostro gioco diretto da Jay Roach.

Vita privata
Margot Robbie ha vissuto per anni con la sua collega Ashleigh Brewer, sua compagna di set in Neighbours, che ha poi lasciato prima della sua partenza per Los Angeles. Lì, ha conosciuto Caitlin Stasey, con la quale si è legata sentimentalmente. In seguito si è trasferita a Londra, a seguito della sua relazione con l'aiuto regista britannico Tom Ackerley, conosciuto sul set di Suite francese e sposato nel 2016.