Atriz conhecida por sua atuação em Up in the Air, que lhe rendeu uma indicação ao Oscar. Outros de seus papéis de destaque incluem Source Code, The Conjuring e The Departed. Ela também foi elogiada por sua interpretação de Norma Bates na série Bates Motel, do canal A&E. Em 2019, ela estrelou a minissérie When They See Us, da Netflix.
A primeira língua que ela aprendeu foi ucraniano. Ela já dançou em um grupo de folk ucraniano.
Em 2011, ela fez sua estreia como diretora no drama Higher Ground, também estrelado por ela.
Se casou com o ator Sebastian Roche, de quem se divorciou em 2004. Depois, casou-se com Renn Hawkey em 2008. O casal teve um filho, Fynn, e uma filha, Gytta. Sua irmã mais nova, Taissa Farmiga, também se tornou atriz. Ela tem uma outra irmã, chamada Nadia.
Ela viveu o par romântico de George Clooney no premiado filme Up in the Air.