Mêlant les origines libanaises de son père à l'héritage génétique mexicain de sa mère, Salma Hayek débute sa carrière au Mexique en 1988 en apparaissant dans de nombreux soap-operas locaux, tels que Un nuevo amanecer et Teresa (dont elle tient le rôle-titre pendant trois ans). Souhaitant tenter sa chance à Hollywood, elle débarque à Los Angeles au début des années 90 et fait sa première incursion cinématographique dans le drame My crazy life (1993), qui dépeint le quotidien difficile d'un quartier hispanique. Les rôles se font rares, mais la jeune actrice fait en 1995 une rencontre qui s'avèrera déterminante dans sa carrière, avec le réalisateur encore amateur Robert Rodriguez.Celui-ci confie à Salma Hayek le rôle de Carolina (un temps convoité par sa grande rivale latino Jennifer Lopez), vedette féminine principale du western moderne Desperado (1995), qui lui permet de sortir de l'anonymat. Elle retrouvera ce personnage dans la suite Once upon a time in Mexico en 2003. Mais le fort accent mexicain de l'actrice rend difficile sa progression artistique, et ce n'est qu'avec le soutien de Robert Rodriguez, qui la transforme l'espace d'une danse langoureuse en sensuelle femme vampire dans Une nuit en enfer (1996) ou en infirmière extraterrestre dans The Faculty (1998), qu'elle continue à apparaître régulièrement sur les écrans.En 1999, la comédienne, désormais connue pour ses formes sculpturales, est à l'affiche de trois films d'importance : Dogma, où elle incarne une muse libertine, Wild wild west, où elle campe une chanteuse allumeuse, et le drame franco-hispano-mexicain Pas de lettre pour le colonel, grâce auquel elle remporte un grand succès critique. Figurant au générique de l'expérimental Time code (2000), Salma Hayek décroche en 2003 sa première nomination à l'Oscar de la Meilleure actrice pour son interprétation de Frida dans le drame de Julie Taymor évoquant le destin de la célèbre artiste-peintre mexicaine. Revenant à un rôle secondaire de séductrice, elle donne la réplique l'année suivante à Pierce Brosnan dans la comédie d'action Coup d'éclat et en formant un duo détonant avec Penélope Cruz pour le western Bandidas (2005). On la retrouve également en femme fatale dans le polar Coeurs perdus (2006) et en infirmière sexy dans la comédie musicale Across the Universe (2008).
En 2009 ,elle est à l'affiche du film fantastique L'Assistant du vampire, où elle donne la réplique à John C. Reilly. Après avoir promis à Adam Sandler d'être Copains pour toujours, la belle brune nous montre ses talents de danseuse dans l'Americano de Mathieu Demy. Dès lors, Salma Hayek multiplie les projets et retrouve le chemin des grosses productions comme Le Chat Potté (2011), où elle côtoie à nouveau son acolyte de desperado Antonio Banderas, ainsi que Savages (2012) d'Oliver Stone. Dans se dernier, elle se glisse dans la peau d'une redoutable chef de cartel de drogue.
Toujours en 2012, l'actrice s'essaie de nouveau au doublage dans le film d'animation Les Pirates ! Bons à rien , Mauvais en tout et joue dans plusieurs épisodes de la série humoristique 30 Rock à laquelle elle avait déjà participé quelques années plus tôt. Le registre comique est justement celui dans lequel s'illustre majoritairement Salma Hayek avec des films tels que Prof poids lourd, Comment faire l'amour, comme un anglais ou encore le deuxième volet de Copains pour toujours. Elle interprète aussi le rôle-titre de Everly, un film d'action dans lequel elle se bat et manie les armes, puis joue son propre rôle dans une nouvelle déclinaison des aventures des Muppets au cinéma, Muppets most wanted.
Avec le conte baroque Tale of Tales (2015) de Matteo Garrone, Salma Hayek fait la première incursion de sa carrière dans le cinéma italien. Egalement productrice, on la verra prochainement dans ses propres productions, tout d'abord en tant que doubleuse dans le film d'animation Le Prophète ainsi que dans le drame Septembers of Shiraz au côté d'Adrien Brody.