Rosamund Pike wurde am 27. Januar 1979 in London geboren. Ihre Begeisterung für die Bühne entdeckte sie über ihre Eltern, die beide als Opernsänger ebenfalls im Rampenlicht standen. Während ihrer Jugend spielte Pike am National Youth Theatre und sammelte dort erste Erfahrungen. Obwohl ihr Talent früh entdeckt und ihr zu einer Karriere im Schauspiel geraten wurde, ging sie zunächst nach Oxford, um dort englische Literatur zu studieren.
Eine erste Rolle übernahm sie in dem Fernsehfilm „Eine sehr englische Ehe“. Da sie das Publikum überzeugte, folgten bald darauf die nächsten Auftritte. Insbesondere nach ihrem Abschluss an der Universität Oxford nahm sie größere Rollen an. Einem internationalen Publikum wurde sie dadurch bekannt, dass sie die Figur Miranda Frost im James-Bond-Film „Die Another Day“ verkörperte. Während der Film gemischte Kritiken erhielt, wurde Rosamund Pike für ihren Auftritt gelobt, den sie an der Seite von Pierce Brosnan und Halle Berry absolvierte. In den nächsten Jahren war sie unter anderem in den Filmen „Gelobtes Land“ aus dem Jahr 2004 und in „Stolz und Vorurteil“ aus dem Jahr 2005 zu sehen.
Nachdem ihre Karriere etwas ins Stocken geraten war, feierte sie mit der Serie „Gone Girl“ einen großen Erfolg, wo sie die Rolle der Amy Elliot Dune übernahm. Die Darstellung der kaltherzigen Frau brachte ihr Nominierungen für den Oscar, den Golden Globe und den Screen Actors Guild Award ein. In den darauffolgenden Jahren war sie zum Beispiel in „7 Tage in Entebbe“, „State of the Union“ und in „Das Rad der Zeit“ zu sehen. 2009 lernte Rosamund Pike den Geschäftsmann Robin Uniacke kennen, mit dem sie zwei Söhne hat.