Veronica Cartwright nasce a Bristol ma si trasferisce assieme alla famiglia a Los Angeles verso la metà degli anni '50. Qui inizia, assieme alla sorella più piccola Angela (anch'essa ormai attrice affermata), a rapportarsi con il mondo della televisione prima e con il grande schermo poi. Il primo passo la vede testimonial per la Kellog's ed inseguito per la Sugar Smacks e la Rice Krispies. Il debutto ufficiale nel mondo del cinema avviene a soli nove anni quando interpreta il ruolo della figlia di Robert Wagner in In amore e in guerra di Philip Dunne. Inizia quindi a collaborare saltuariamente a numerose serie televisive come Leave it to be Beaver, Undicisesima ora, Ai confini della realtà e Alfred Hitchcock Presenta. La serie televisiva che però la fa conoscere al grande pubblico è Daniel Boom, produzione italiana con Giorgio Albertazzi e Virna Lisi alla quale collabora dal 1962 al 1966. Il primo riconoscimento arriva all'età di 15 anni quando riceve l'Emmy come migliore attrice per l'interpretazione di una bambina con disturbi mentali che comunica esclusivamente attraverso i numeri nella serie televisiva Tell me not in Mournful Numbers.
Il lancio sul grande schermo arriva grazie a William Wyler che la vuole per la pellicola Quelle due al fianco di Audrey Hepburn e Shirley MacLaine. Nel 1963 invece collabora nuovamente con il maestro del brivido Alfred Hitchcock, interpretando il ruolo della bambina in Uccelli assieme a Tippi Hedren e Jessica Tandy.
Il passaggio all'età adulta avviene verso la metà degli anni settanta quando interpreta un gruppo di pellicole che la rendono famosa. Nel 1978, infatti, recita in Terrore dallo spazio profondo di Philip Kaufman al fianco di Donald Sutherland, Leonard Nimoy e Robert Duvall. Lo stesso anno conosce Jack Nicholson realizzando Verso il sud sotto la sua direzione assieme a Christopher Lloyd e John Belushi. L'anno successivo, invece, partecipa al primo film di fantascienza, Alien, diretto da Ridley Scott e interpretato da Sigourney Weaver.
Gli anni '80 si aprono con un'altra collaborazione con Philip Kaufman. Veronica, infatti, recita in Uomini veri nel 1983 al fianco di Dennis Quaid. Verso la metà degli anni '80 torna invece a lavorare per il piccolo schermo recitando nella serie televisiva Robert Kennedy e in Intimate Encounters. Il grande schermo però la vede ancora una volta protagonista grazie a una mirabile interpretazione per Le streghe di Eastwick con Jack Nicholson, Michelle Pfeiffer, Susan Sarandon e Cher. Nel 1986, invece, partecipa a due pellicole: Wisdom del figlio d'arte Emilio Estevez e Navigator di Randal Kleiser.
Gli anni '90 si aprono ancora una volta con il ritorno al piccolo schermo, per il quale Veronica realizza numerose apparizioni in serie televisive e film come ad esempio Baywatch, Lincoln and The War Within, Lincoln & Steward, Sopra ogni sospetto, Walking the Dog e la serie cult X-Files.
Per il grande schermo, invece, realizza Traffico di diamanti di Brett Ratner con Charlie Sheen e Chris Tucker, The Rat Pack, rievocazione della carriera di Sinatra assieme a Joe Mantegna e Ray Liotta, e The Last Man on Placet Earth.
Dal 2005 inizia ad apparire saltuariamente in numerose serie televisive senza mai avere un ruolo di spicco come ad esempio Law & Order, CSI e Nip/Tuck. Recita invece in pellicole come Kinsey assieme a Liam Neeson, Scary Movie 2, nel film di Logan Thomas Yellow Wallpaper e in Invasion: in fuga dagli alieni con Nicole Kidman e Daniel Craig.
Nell'arco della carriera Veronica ha ricevuto tre nomination per l'Emmy e ha ottenuto numerosi riconoscimenti per le interpretazioni realizzate nel mondo del teatro.
