Fille de Bruce Dern et Diane Ladd, filleule de Shelley Winters.Laura Dern baigne dans le cinéma depuis sa tendre enfance. Après des études avortées (un jour à UCLA, un semestre à USC), elle décide de devenir actrice. Elle obtient son premier rôle en 1980 dans Foxes de Adrian Lyne. Elle apparaît ensuite à la télévision et au cinéma dans notamment Mask aux côtés de Cher. Elle joue souvent aux côtés de sa mère et est principalement cantonnée aux rôles de jeunes filles innocentes et jolies1986 marque un tournant dans sa carrière lorsqu'elle joue dans Blue velvet de David Lynch qui la relance à nouveau quatre ans plus tard aux côtés de Nicolas Cage dans Sailor et Lula. Elle casse son image lisse avec ce rôle de blonde incendiaire et rebelle. Consécration en 1991 : pour son interprétation de Rose, une femme qui fait tourner la tête à tous les hommes, dans Rambling Rose, elle obtient une nomination à l'Oscar du Meilleur Second Rôle.Bien que Laura Dern varie les rôles et tourne aussi bien dans des blockbusters que dans des films à plus petit budget, son image de blonde sexy demeure tout de même. Elle aura été scientifique dans Jurassic Park et Jurassic Park III, adjointe de Clint Eastwood dans Un monde parfait, texane hystérique dans Docteur T et les femmes, mère adoptive dans Sam, je suis Sam, épouse dans Daddy and them ou encore petite amie sexy dans Novocaine.
