Gli esordi
Chiamata col nome indiano Radha dai genitori, che non hanno mai nascosto la passione per le tradizioni indù, l'attrice australiana inizia la sua carriera come interprete in alcune serie televisive trasmesse in patria. Sarà dunque in Sugar and Spice (1988), All together now (1993) e Blue Heelers (1994). Debutta sul grande schermo in Amore e altre catastrofi (1996) di Emma Kate Croghan. Sarà poi nella serie The Neighbours (1997), mentre debutta negli Stati Uniti nel 1998 con High Art.

Melinda
Dal 2000 la sua carriera ottiene una svolta: dai personaggi delicati delle commedie romantiche degli esordi passa alla fantascienza horror di Pitch Black (2000), per poi apparire in Un giorno rosso sangue (2001), La rivolta (2001) e nel thriller In linea con l'assassino - Phone booth (2002). Sarà poi in Man on fire - Il fuoco della vendetta (2004) fino a interpretare l'alienata moglie del creatore di Peter Pan interpretato da Johnny Depp in Neverland - Un sogno per la vita (2004). Ma la performance più acclamata indubbiamente più interessante di Radha Mitchell é in Melinda e Melinda (2004) di Woody Allen, dove interpreta lo stesso personaggio in due storie parallele, una tragica e una comica. Dimostrando una grande capacità eclettica passa dal film di Woody Allen ai blockbuster tratti dai videogiochi. Nel 2006 infatti é la madre di Silent Hill, che porta la figlia nel paesino perso nella nebbia e infestato da mostri infernali invece di lasciarla nelle mani degli psichiatri. Nel 2009 Radha torna alla fantascienza interpretando Peters ne Il mondo dei replicanti, accanto a Bruce Willis; l'anno successivo è nel film catastrofico La città verrà distrutta all'alba e nel 2012 torna nel sequel Silent Hill: Revelation 3D, e nel 2013 in Attacco al potere - Olympus has Fallen di Antoine Fuqua e in Il cacciatore di donne, accanto a Nicolas Cage e John Cusack.