Nata in un sobborgo di Washington D.C.,studia teatro presso la Carolina University e, trasferitasi a New York, conduce una lunga gavetta in televisione e teatro. Il film che la lancia è Demolition man (1993) probabilmente il miglior film in assoluto di Stallone, diretto dal grandissimo Marco "sciur" Bramilla che poi sparisce nel nulla. La consacrazione universale arriva l'anno dopo con il grande successo Speed (1994) girato assieme a Keanu Reeves che si rifuterà di girare il pessimo sequel tre anni dopo. Nel 1995 presenta gli MTV Movie Awards. Da la voce al cartone animato Il principe d'Egitto (1999) con il quale la Dreamworks esordice nel settore dell'animazione. Duetta con Nicole Kidman in Pratical Magic (1999). Nel 2000 gira tre film Forces of Nature (2000), Guy shy (2000) e 28 Days (2000), che non riscuotono successo né di pubblico, né di critica. Ottimi incassi fa invece Miss Congeniality (2001) che la rilancia in America, confermando al tempo stesso lo scarso appeal dell'attrice presso il pubblico europeo. Nel 2002 gira l'ottimo Murder by numbers (2001), l'anno successivo interpreta Divine secrets of the Ya YA sisterhooh (2002) tratto da un libro bestseller In America e Exactly 3:30 nel 2003.

È una delle attrici comiche più richieste a Hollywood. Tra poco la vedremo in All About Steve, una commedia di cui è anche produttrice con la sua società, la Fortis Films. La pellicola vede protagonisti Thomas Haden Church e Bradley Cooper e uscirà a settembre del 2009. Attualmente, sta girando Blindside, dove interpreterà la matriarca di una famiglia conservatrice, un film tratto dalla storia vera di Michael Oher.
Dopo essersi fatta notare dalla pubblico in diversi film, la svolta nella carriera della Bullock è avvenuta grazie al grande successo del 1994 di Speed. I due film seguenti, Un amore tutto suo (While You Were Sleeping), che le ha permesso di ottenere la sua prima candidatura ai Golden Globe, e The net - Intrappolata nella rete (The Net), sono stati dei successi di critica e di pubblico. Tra le sue pellicole successive, figurano il fortunato Piovuta dal cielo (Forces of Nature), Ricominciare a vivere (Hope Floats), primo film anche come produttrice; Amori & incantesimi (Practical Magic), che ha coprodotto con la sua società Fortis Films; Gun Shy - un revolver in analisi (Gun Shy), e Miss Detective (Miss Congeniality), che le ha assicurato la seconda candidatura ai Golden Globe, anche questo prodotto dalla Fortis Films. Tra gli altri film, segnaliamo Speed 2: Cruise Control, Il momento di uccidere (A Time to Kill), Amare per sempre (In Love and War), Ladri per amore (Two if by Sea), The vanishing - Scomparsa (The Vanishing), Demolition Man, Ricordando Hemingway (Wrestling Ernest Hemingway), Quella cosa chiamata amore (The Thing Called Love), la voce di Miriam nel film di animazione Il principe d'Egitto (The Prince of Egypt), I sublimi segreti delle Ya-Ya Sisters (Divine Secrets of The Ya Ya Sisterhood) della regista esordiente Callie Khouri e il ruolo da protagonista nel thriller psicologico Formula per un delitto (Murder by Numbers), di cui è stata anche produttrice esecutiva. Nella sua lista di successi al botteghino, troviamo anche Two weeks notice - Due settimane per innamorarsi (Two Weeks Notice), in cui recitava assieme a Hugh Grant, oltre a essere la produttrice della pellicola, che ha incassato oltre 200 milioni di dollari nel mondo. Ha ottenuto grandi consensi per la sua interpretazione di Harper Lee in Infamous - Una pessima reputazione (Infamous) di Doug McGrath, che racconta la vita di Truman Capote dal 1959 al 1965. Tra i suoi film recenti, ricordiamo il thriller psicologico Premonition, La casa sul lago del tempo (The Lake House) assieme a Keanu Reeves e Crash - Contatto fisico (Crash), la pellicola vincitrice dell’Oscar di Paul Haggis, e Miss F.B.I. -Infiltrata speciale (Miss Congeniality 2: Armed and Fabulous), il seguito del suo successo del 2000 Miss Congeniality, di cui era anche produttrice. Ha esordito come sceneggiatrice/regista con il cortometraggio Making Sandwiches, in cui recitava con Matthew McConaughey e che è stato presentato nel 1997 al Sundance Film Festival. La Bullock ha recentemente concluso il lavoro di produttrice esecutiva del fortunato The George Lopez Show, trasmesso dalla ABC per sei stagioni.

Ha ricevuto numerosi riconoscimenti e candidature per il suo lavoro, tra cui due Blockbuster Entertainment Award, quattro MTV Movie Award, un American Comedy Award, otto Teen Choice Award, quattro People’s Choice Award come star femminile preferita, uno Screen Actor’s Guild Award e due candidature ai Golden Globe. Inoltre, nel 2001 e nel 1996, è stata votata dalla NATO/ShoWest Star femminile dell’anno.