Talentuosa attrice canadese, Pom Klementieff è nota per il ruolo di Mantis, un'aliena amabilmente ingenua e profondamente empatica, che è stata co-protagonista di diverse saghe cinematografiche della Marvel, in particolare quella dal successo inarrestabile dei Guardiani della Galassia.
Con questa sua leggerissima performanrce, ha portato un più fresco e nuovo ritratto femminile nel genere superhero movies, all'interno del quale le supereroine vengono per lo più rappresentate come donne toste, forti, molto sexy e sicure di loro stesse, mentre Mantis fa della timidezza la sua unicità e della stravaganza la sua diversità, come a indicare che ogni persona ha un posto nello speciale universo dei superuomini.

Famiglia
Nata in Québec (con un nome che in coreano significa "primavera"), figlia di un console di origini francorusse e di una casalinga coreana, dopo avere trascorso la sua infanzia in Giappone e in Africa Occidentale (principalmente Costa d'Avorio) a causa del lavoro paterno, si stabilisce a Parigi, dove a cinque anni perde il padre per un tumore maligno.
La malattia e il lutto del genitore portano la madre di Pom Klementieff a sviluppare una grave forma di schizofrenia, che purtroppo spinge la famiglia a lasciare che Pom e suo fratello Namou vengano cresciuti dagli zii. Particolarmente legata entrambi, dovrà affrontare purtroppo la morte dello zio (che considerava come un secondo padre) all'età di diciotto anni e, sette anni più tardi, anche il suicidio del fratello.
Rimasta con la zia, Pom Klementieff decide di studiare diritto all'Université Panthéon-Assas, che lascia dopo qualche anno per iscriversi ai Cours Florent, dove inizia a studiare arte drammatica.

I primi passi in Francia
I suoi primi sfortunati casting sono legati a quelli di uno spot per prodotti di igiene intima e sono sfortunati perché viene malamente scartata.
Ma il debutto è dietro l'angolo con il film di Gaël Morel Après lui del 2007. Dopo altri titoli (tra i quali il suo primo film da protagonista Loup del 2009), appare nel thriller Notte bianca (2011) di Frédéric Jardin, in La delicatezza (2011) di Stéphane Foenkinos e David Foenkinos e anche nella commedia romantica L'amore dura tre anni (2011) di Frédéric Beigbeder.

Il periodo americano
Trasferitasi a Los Angeles, ha studiato per mesi taekwondo per ottenere il ruolo di assassina nel pessimo remake americano di Oldboy di Spike Lee nel 2013. Parallelamente, viene diretta anche da Reem Kherici nel suo Parigi a tutti i costi (2013).

L'entrata nella Marvel
Entrata nella squadra Marvel con il personaggio di Mantis, appare in Guardiani della Galassia Vol. 2 (2017) e Vol. 3 (2023) di James Gunn (che la vorrà in un cameo anche in The Suicide Squad - Missione suicida), recita anche nel terribile Thor - Love and Thunder (2022) di Taika Waititi, e in Avengers: Infinity War (2018) e Avengers: Endgame (2018), questi ultimi diretti da Anthony e Joe Russo.

Altri ruoli
Particolarmente attirata dagli indie movies, lavora a Ingrid Goes West di Matt Spicer e nell'ottimo Diamanti grezzi (2019) di Josh e Benny Safdie. Sarà poi nel cast del parodistico Thunder Force (2021) di Ben Falcone e in un episodio della quinta stagione di Black Mirror, dove incarna Roxette, un personaggio di un videogame. Ma sarà presente anche nel ruolo dell'addetta alla sicurezza Martel nella terza stagione di WestWorld della HBO.
Entra poi nel cast di Mission: Impossibile con Mission: Impossible - Dead Reckoning - Parte Uno (2023), diretta da Christopher McQuarrie.

Vita privata
Pom Klementieff è la compagna dell'attore Nicolas Bedos.