1987년 2월 22일 충청북도 청주시 율량동(現 청주시 청원구 율량동)에서 대한민국 공군 군인 장교의 딸로 태어났다.

어릴 때 꿈이 많아서 체육교사, 운동선수, 경찰, 시인, 수의사, 동물 조련사 등의 다양한 꿈을 꿨었는데 배우가 될 것이라는 생각은 전혀 해본 적이 없다고 한다. 어머니 덕분에 예체능 분야에서 웬만한 것들은 다 배웠는데, 칭찬 받는 것을 좋아해서 열심히 하다보니 익히는 속도가 남들보다 빨랐다고 한다. 특히 운동신경이 좋아서 학창시절 우슈 선수로 활동을 하였으며, 중학교 2학년 때 개최된 제15회 전국 우슈 선수권 대회에서 우승을 차지한 경력도 있다. 또한 육상도 항상 1등이었으며, 피구와 발야구도 에이스, 축구와 농구도 남학생들과 즐겨 했고, 이후 검도까지도 배웠다고 한다.

우연히 고등학교 1학년 때 의류회사 모델 선발대회에서 2등을 하였고, 이후 2003년 '미스 빙그레 선발대회'에서 대상을 수상한 계기로 배우의 꿈이 생겨 연기학원을 다녔다. 연기과에 진학하기로 결정한 후에는 상경하여 분당 소재의 고등학교로 전학하였고, 고모의 집에서 지내며 입시 준비를 하였다.

필모그래피가 상당히 좋은 편이다. 특히 2010년대 중반까지는 비평적으로 대부분 좋은 평을 받은 작품들이 다수이며, 흥행도 멀티캐스팅 작품 뿐만 아니라 투톱, 단독 주연 작품에서도 성공작이 있으며, 또래 나이대에서는 대적할 만한 배우가 거의 없다. 국내 여배우들 전체 중에 봐도 손에 꼽히는 편이다.

20대에 배우로서 드라마와 영화 영역에서 최고의 상을 다 받았다. 드라마 《동이》로 MBC 연기대상에서 '대상', 백상예술대상에서 'TV부문 여자 최우수 연기상'을 받았고, 영화 《감시자들》로 청룡영화상에서 '여우주연상'을 받았다. 특히 연기대상은 MBC에서 역대 최연소(만23세)를 기록하고 있다.

다만 신인시절 이후로는 영화제나 시상식 보다는 흥행만을 의식한 장르영화나 대형 영화들에만 출연중이라 아쉬운 측면이 있다. 게다가 2010년대 후반부터는 비평과 흥행 모두 전반적으로 주춤하는 모습이다.