È una delle giovani attrici più richieste di Hollywood, nota per il ruolo di coprotagonista al fianco di Shia LaBeouf in Transformers, diretto da Michael Bay e prodotto a livello esecutivo da Steven Spielberg.
Il prossimo settembre Fox sarà la protagonista del thriller soprannaturale Jennifer’s Body, scritto dal premio Oscar Diablo Cody (Juno) per la Fox Atomic Films. Di recente è apparsa nella commedia How to Lose Friends and Alienate People (Star System – se non ci sei non esisti) nel ruolo di Sophie, al fianco di Kirsten Dunst, Simon Pegg e Jeff Bridges.

Fox sarà presto la protagonista di Jonah Hex, il fantasioso western della Warner Bros tratto dalla serie a fumetti, al fianco di Josh Brolin e John Malkovich. Inizierà inoltre le riprese del live-action Fathom della Fox, in cui vestirà i panni della bella biologa marina di nome Aspen, un’ex campionessa di nuoto, che scopre di appartenere ad una misteriosa razza di umanoidi acquatici.
Nata a Memphis, nel Tennessee, Fox ha iniziato a studiare danza all’età di cinque anni, continuando anche in Florida, dove si è trasferita con la sua famiglia, quando aveva dieci anni. A 15 anni si è trasferita a Los Angeles e ha iniziato a lavorare al cinema e in TV. Fox ha debuttato nel cinema con Holiday in the Sun al quale è seguita la commedia Confessions of a Teenage Drama Queen (Quanto è difficile essere teenager). In TV Fox è stata la protagonista della commedia della ABC Hope and Faith.
Attualmente vive a Los Angeles.