"La star femminile del futuro" (ShowWest 1997) nonché una delle 50 donne più belle del mondo (People 1997) è nata con le idee molto chiare. Cresciuta in una famiglia di artisti (la mamma Carla è una pittrice e il papà Chris è un fotografo) ha, infatti, deciso di diventare attrice a soli 5 anni. La sua musa ispiratrice era Madonna di cui ammirava le performance televisive, "poi mi resi conto che gli attori non sempre guadagnavano bene e accantonai l'idea. A 9 anni però si ripresentò con forza la mia passione e decisi che, soldi o non soldi, sarei diventata un'attrice". A 10 anni si iscrive ai corsi di recitazione dell'istituto Lee Strasberg per poi frequentare la Professional Performing Art School di New York.

A soli 11 anni recita in una puntata della serie Tv Law and order. Nel '94 arriva la notorietà grazie all'interpretazione di Angela Chase nella serie My So-Called Life che le vale la vittoria del Golden Globe e la nomination agli Emmy. Claire debutta nello stesso anno con il ruolo di Beth March in Piccole Donne per la regia di Gillian Armstrong, a fianco di attrici di primo piano come Winona Ryder e Susan Sarandon; è il trampolino di lancio che la porterà ad interpretare ruoli da protagonista in importanti pellicole quali Romeo e Giulietta (1996) di Baz Luhrmann, L'uomo della pioggia (1997) di Francis Ford Coppola, I Miserabili (1998) di Bille August, The Hours (2002) di Stephen Daldry etc. Il 2007 è un anno ricco, infatti Claire esce nelle sale con tre film: Evening diretto da Lájos Koltai dove recita al fianco di Meryl Streep e Glenn Close, il thriller d'azione The Flock con Richard Gere e il fantasy Stardust di Matthew Vaughn.
Nonostante la notorietà e i numerosi impegni lavorativi Claire prosegue gli studi iscrivendosi, nel '97, alla facoltà di psicologia di Yale senza però riuscire a conseguire la laurea; la sua lettera di presentazione presso il college è stata scritta da Oliver Stone che l'ha diretta nel film U Turn (1997).
Nella sua vita privata la nostalgica attrice, che nelle interviste spesso parla di solitudine all'interno del mondo dello spettacolo, ha avuto delle relazioni con gli attori Matt Damon e Billy Crudup e con il cantante australiano Ben Lee. La recitazione, filo conduttore e motore della sua vita, è per Claire condivisione, "è per questo che recito. Recitare è la miglior risposta che abbia mai trovato alla mia solitudine [...] per il cinema sacrifico la mia vita sociale, la mia sanità e salute".

Si è affermata nel corso degli anni come una dellemigliori attrici di Hollywood. Recentemente ha ricevuto critiche molto positive per due ruoli,il primo in Shopgirl, con Steve Martin e Jason Schwartzman, presentato nel 2005 al Toronto Film Festival, il secondo nella commedia romantica di Thomas Bezucha The Family Stone, con Diane Keaton, Sarah Jessica Parker, Luke Wilson e Dermot Mulroney.Nel 1994 Danes ha interpretato il drammatico Silent Beauty di Richard Eyre, con Bill Crudup, prodotto da Robert De Niro, Jane Rosenthal e Hardy Justice per Tribeca Productions e distribuito da Lions Gate Films. Con Arnold Schwarzenegger e Nick Stahl, Danes ha interpretato il grande successo Terminator 3: Le macchine ribelli, diretto da Jonathan Mostow. Con Susan Sarandon, JeffGoldblum, Ryan Phillippe e Kieran Culkin è apparsa in Igby Goes Down, di Burr Sterr e, con Nicole Kidman, Meryl Streep, Julianne Moore, Ed Harris e Toni Collette, nel filmpremio Oscar di Stephen Daldry The Hours. La ricordiamo poi in Piccole donne di Gillian Armstrong, con Winona Ryder, SusanSarandon e Kirsten Dunst, e in Romeo + Giulietta di William Shakespeare, per la regia di Baz Luhrman, con Leonardo DiCaprio. Danes ha attirato l’attenzione della critica e del pubblico nella famosa serie di Ed Zwick e Marshall Hershkovitz My So Called Life, con cui ha ottenuto una candidatura agli Emmy eha vinto un Golden Globe Award.