Mackenzie Davis nasceu e foi criada em Vancouver, Canadá. Ela estudou literatura inglesa na McGill University em Montreal antes de continuar seus estudos na Neighborhood Playhouse School of the Theatre em Nova York, onde aprendeu comédia.

A jovem estreou no cinema em 2012 ao lado de Aaron Paul e Mary Elizabeth Winstead no drama Smashed - De Volta à Realidade . O filme é apresentado em Competição em Sundance e Deauville. Ela foi então trabalhar para o novo filme de Drake Doremus, que a contratou para interpretar a filha de Guy Pearce e Amy Ryan em Paixão Inocente. Após ambos longas, a atriz deicidiu mudar o gênero em que atuava participando de duas comédias românticas: Será Que? ao lado de Daniel Radcliffe e Adam Driver e Namoro ou Liberdade com Zac Effron e Michael B. Jordan.

Depois de um tempo fazendo pequenas aparições em séries e filmes franceses, Mackenzie conseguiu o papel da cientista Mindy Park no filme de ficção científica Perdido em Marte de Ridley Scott. Dois anos depois, ela foi escolhida por Denis Villeneuve para atuar em Blade Runner 2049, sequência do filme de 1982, Blade Runner, O Caçador de Andróides de Ridley Scott, com Harrison Ford. Ela assume o papel de Mariette, uma prostituta que empresta seu corpo ao holograma de Ana de Armas durante um abraço com Ryan Gosling.

Em 2018, Mackenzie Davis finalmente conseguiu um papel maior, Tully do filme de Jason Reitman. Um ano depois, estrelou ao lado de Arnold Schwarzenegger em O Exterminador do Futuro: Destino Sombrio, onde interpreta um soldade cibernético. Já em 2020, estrelou ao lado de Kristen Stewart na comédia romântica de Aubrey Plaza, Alguém Avisa?