Nata a Fountain Valley, in California, a causa del mestiere paterno si sposta di stato americano in stato americano: Texas, Arizona, Colorado. Nonostante tutto, riesce comunque a frequentare le lezioni di danza jazz e classica e a ottenere borse di studio che le permettono di continuare i suoi studi. Grazie a un provino fortunato, riesce a entrare nel programma di Disney Channel "Mickey Mouse Club" con Christina Aguilera, Justin Timberlake e Britney Spears. Iscrittasi alla Highland Ranch High School, notata da un agente di moda, inizia a lavorare come fotomodella e partecipa al programma televisivo "Star Search".
Il successo di Felicity
La Disney le offrirà il primo trampolino di lancio cinematografico grazie alla pellicola Tesoro, mi si è allargato il ragazzino (1992) di Randal Kleiser con Rick Moranis e Lloyd Bridges, seguito da una lunga gavetta televisiva che comprende telefilm e fiction come: Crescere che fatica (1993), Emerald Cove (1993), Sposati con figli (1995), Il fascino dell'inganno (1996), Il complotto (1996), Amore conteso (1997) e Settimo cielo (1997). Ed è proprio su uno di questi set televisivi che il produttore Aaron Spelling decide di puntare su di lei per un nuovo telefilm del quale diventerà protagonista: Felicity (1998-2002). Quattro stagioni nelle quali indosserà il ruolo della ventenne Felicity Porter accanto a Scott Foley, Scott Speedman, Toangi Miller, Greg Grunberg, Amanda Foreman, Amy Jo Johnson, Ian Gomez e Rob Benedict, aggiudicandosi un Golden Globe come miglior attrice in una serie drammatica.
Gli altri film
Dopo questa esperienza, le proposte cinematografiche non sono molto allettanti, sfortunatamente: Omicidi di classe (1998), Mad About Mambo (2000), We Were Soldiers (2002) con Mel Gibson e Litigi d'amore (2004) con Kevin Costner. Pellicole all'interno delle quali la Russell ha soprattutto un ruolo secondario. Tornerà alla tv solo nel 2005 con il telefilm Into the West (2005), poi sarà ancora cinema questa volta con un ruolo da protagonista accanto a Robin Williams ne La musica nel cuore - August Rush (2006). Peccato che però compia un altro passo falso: Mission: Impossible III (2006) con Tom Cruise che, per quanto buono, non riesce a decollare come dovrebbe. Offertale la parte di Lois Lane ne Superman Returns (2006), sarà scartata in favore di Kate Bosworth. Scelta come modella e testimonial dei cosmetici Cover Girls, dopo aver stretto rapporti sentimentali con gli attori Joey Lawrence e Tony Lucca, si sposa il giorno di San Valentino del 2007 con il soldato Shane Deary, che la renderà madre del suo primo figlio maschio River Russell Deary. Tornerà a recitare prima come guest star in [scrubs](2007), poi con Sigourney Weaver in Racconti incantati (2008), seguito da Leaves of Grass (2009) con Susan Sarandon. Nel 2010 si fa notare nel thriller Misure straordinarie con Brendan Fraser e Harrison Ford, mentre nel 2013 è protagonista dell'horror Dark Skies - Oscure presenze di Scott Stewart. Nel 2016 la vedremo in Free State of Jones di Gary Ross. Nel 2021 è protagonista del film di Scott Cooper Antlers - Spirito insaziabilee nel 2023 è diretta da Elizabeth Banks in Cocainorso.
