Descendente de irlandeses, franceses e índios Cherokee, sua estreia foi num filme lançado diretamente no mercado de home video em 2001. Dona de uma língua afiada, Fox afirma que Hollywood é uma grande mentira e tem consciência de que até agora só conseguiu trabalho por causa de seu corpo, os olhos claros, os lábios carnudos e por fugir do típico padrão "loira americana", envergando quase sempre um cabelo bem preto.
Apesar de parecer maior na tela, Fox tem cerca de 1,60 de altura e nasceu sob o signo de Touro e iniciou os estudos de dramaturgia e dança aos cinco anos de idade. Começou a trabalhar como modelo e atriz aos 13 anos, depois de conquistar vários prêmios em 1999 no sul da Califórnia. Seu primeiro papel foi de Brianna Wallace no filme Férias no Paraíso (2001), lançado diretamente em vídeo, ao lado das estrelas adolescentes Mary-Kate Olsen e Ashley Olsen. Sua estreia no cinema foi em Confissões de uma Adolescente em Crise.
Curiosamente, essa fã de quadrinhos e video games tem medo do escuro. Fã incondicional de Marilyn Monroe, chega a chorar quando a vê atuando e tem a imagem dela tatuada no antebraço direito. É também louca por Angelina Jolie, que admira por sua honestidade e coragem de ser ela mesma. Quanto as comparações que fazem entre as duas, Fox diz temê-la e acredita que Jolie nem reconhece a sua existência.
Entre suas marcas registradas, que são as muitas tatuagens, existe a inscrição no ombro direito "We will all laugh at gilded butterflies". "importada" diretamente do clássico "Rei Lear", de William Shakespeare. Sobre as tatoos, já disse que se um dia perder um papel por causa delas, vai abandonar Hollywood para trabalhar numa loja de varejo.
Louca por animais (cachorros, gatos, pássaros, esquilos), já teve até um porco de estimação. Relaciona-se com o ator Brian Austin Green (o David do famoso seriado Barrados no Baile) desde de 2006, chegando a romper em 2009, mas reatando dois meses depois. Por conta disso, ela é madrasta de Kassius, filho do ator. Em setembro de 2012, nasceu o primeiro filho do casal.
Conhecida por sua língua solta, a atriz costuma dizer, brincando, que ela e Zac Efron são a mesma pessoa e compara com Michael Jackson e Janet Jackson. O que muda, para ela, são os vestidos e a peruca. Sobre a sua atuação na franquia Transformers, da qual foi demitida pelo diretor e produtor, afirma categoricamente que foi terrível e que não sente orgulho do que fez.
Para ela, Hollywood é a coisa mais superficial do mundo e tem ciência de que se não fosse bonita não estaria arrumando trabalho. Em função desta linha de pensamento, evita circular demais e mantém uma vida reservada e com poucos amigos. Marcada pelo estilo pin up, Fox diz saber que não existe motivo para as pessoas levarem seu trabalho a sério porque, realmente, apostam pouco no seu potencial para outro tipo de papel e a culpa, afirma, é dela mesma. Acredita que poderia ser um atriz boa, mas não fez nada até agora para provar. Sobre o Oscar, tem plena ciência de que não vai ganhar tão cedo. "Eu não sou Meryl Streep".
Apesar de fazer profissionalmente, diz abertamente que odeia tirar fotos. Sobre a exploração de sua imagem, afirma que existe uma diferença entre ser promíscua e ser sensual. Gosta de lembrar que cultiva uma relação monogâmica e que só teve dois namorados até então (2009). Por conta dessa "exploração consentida", foi a primeira mulher a ser capa da revista inglesa GoreZone, especializada em horror e tem vários títulos relacionados a sua beleza.
Em 2006, foi eleita a nº 68 do revista FHM magazine na lista das "100 Mulheres Mais Sexies do Mundo". Nos anos seguintes, sua cotação só subiu, conquistando o 18º lugar no ranking da revista Maxim magazine dos "100 Mais Quentesde 2007", da revista de entrevistas de Hollywood, figurou na 17ª posição do ranking "Future Stars of Tomorrow", eleita a nº 1 do site Moviefone (AOL) na lista "Os 25 Atores Mais Quentes Abaixo dos 25" de 2008. Neste mesmo ano, foi eleita a "Mulher Mais Sexy de 2008" pelos leitores da revista FHM e ficou em 16º na lista das "Mais Quentes de 2008" da revista Maxim. No ano seguinte, pulou para o 2º lugar da mesma lista.
Costuma citar o ator Shia LaBeouf, seu ex-parceiro na franquia Transformers, como um favorito de todas as horas e o único que a faz rir a todo o momento. Já disse, inclusive, que quase fez xixi nas calças por causa dele. Para fazer o mal sucedido Garota Infernal ficou quatro meses sem pegar sol e, apesar da existência de boatos de que poderia ser a nova Bond Girl em 007 - Operação Skyfall, negou tudo ainda na fase de produção do longa.