Cameron Diaz sinh ngày 30/4/1972 tại San Diego, California, Mỹ trong một gia đình trung lưu, không hoạt động nghệ thuật. Năm 16 tuổi, cô bắt đầu làm người mẫu với công ty Elite Model Management.
Vai diễn đầu tiên đến với Cameron năm cô 21 tuổi. Cô đóng ca sĩ nhạc jazz Tina Carlyle trong "The Mask". Bộ phim vào top 10 tác phẩm ăn khách nhất năm 1994 và đưa Cameron Diaz trở thành biểu tượng sex.
Là gương mặt mới nổi trong làng giải trí, Cameron Diaz nhận được nhiều lời mời đóng phim độc lập như "The Last Supper" (1996), "Feeling Minnesota" (1996), "She's the One" (1996), "Head Above Water" (1996)...
Năm 1997, Cameron Diaz đóng "My Best Friend's Wedding" cùng Julia Roberts. Phim dẫn đầu doanh thu phòng vé Mỹ và được nhiều tạp chí ca ngợi là một trong những tác phẩm hài tình cảm hay nhất mọi thời.
Một năm sau, Cameron Diaz tiếp tục gây tiếng vang trong "There's Something About Mary" khi đóng vai chính - một cô gái sống ở Miami (Mỹ), có nhiều người theo đuổi. Phim được đầu tư 23 triệu USD, thu về 369 triệu USD. Tác phẩm đem về đề cử Quả Cầu Vàng cho Cameron Diaz và thắng ở nhiều giải thưởng như MTV Movie Award, New York Film Critics Circle Award...
Nối tiếp thành công, năm 1999, Cameron Diaz được mời đóng "Being John Malkovich", do Spike Jonze đạo diễn. Phim thành công vang dội và Cameron Diaz được The New York Times ví như một trong những diễn viên đẹp nhất màn ảnh. Người đẹp tóc vàng nhận đề cử BAFTA cho hạng mục "Nữ diễn viên phụ xuất sắc".
"Charlie's Angles" (2000) - tác phẩm làm lại từ show truyền hình nổi tiếng những năm 1970 - là bước ngoặt lớn trong sự nghiệp của Cameron Diaz. Cô đóng chính cùng Drew Barrymore (phải), Lucy Liu (giữa), vào vai những nhân viên điều tra cho nhân vật giấu mặt. Phim đạt doanh thu cao nhất năm với 264 triệu USD.
Cameron Diaz đóng "Gangs of New York" cùng Leonardo DiCaprio năm 2002. Phim nhận 10 đề cử Oscar nhưng không chiến thắng ở hạng mục nào.
Một trong những tác phẩm kinh điển khác gắn liền với tên tuổi Cameron Diaz là "The Holiday", cô đóng cùng Kate Winslet, Jude Law và Jack Black. Đây là bộ phim được khán giả tìm xem mỗi mùa Giáng sinh. Năm 2006, phim thu về 205 triệu USD.
Cameron Diaz và Tom Cruise đóng cặp trong tác phẩm "Knight and Day" năm 2010. Phim nhận phản ứng trái chiều từ người hâm mộ và giới phê bình nhưng vẫn thu về 262 triệu USD.
Năm 2014, sau nhiều dự án phim không tạo được tiếng vang lớn, Cameron Diaz nhận lời đóng cùng Leslie Mann và Kate Upton trong "The Other Woman". Phim nhận nhiều khen ngợi và đạt mức gần 200 triệu USD sau khi chiếu.
Tác phẩm gần đây nhất Cameron Diaz tham gia là "Annie" năm 2014. Cô sau đó vắng mặt trên màn ảnh. Năm 2017, Cameron Diaz thổ lộ cô quá mệt mỏi vì đi lại và quay phim. Ngày 29/3, Cameron Diaz tuyên bố nghỉ diễn. Rời xa màn ảnh, người đẹp tóc vàng dành tâm sức cho nghiệp viết lách. Cô ra mắt tác phẩm "The Body Book: Feed, Move, Understand and Love Your Amazing Body" (2013), "The Longevity Book" (2016)... Cả hai cuốn sách đều nhận được đánh giá tích cực. "The Longevity Book" đứng thứ hai trong danh sách bán chạy nhất của New York Times.