Hija de un directivo del equipo de fútbol americano New York Giants y hermana pequeña de la también actriz Kate Mara, Rooney Mara, de sangre irlandesa e italiana por parte de madre, cursó sus estudios de secundaria en el Fox Lane High School, y viajó por Bolivia, Ecuador y Perú como parte de un programa escolar antes de ingresar en la George Washington University. Un año después decidió mudarse a la Universidad de Nueva York, donde estudió psicología. Pero su ilusión era seguir los pasos de su hermana Kate. Comenzó como extra en varios filmes protagonizados por ésta y en 2008, finalmente, comenzó a volar en solitario con su primer largometraje, Dream Boy. Su nombre comenzó a sonar insistentemente en 2010 gracias a su intervención en Pesadilla en Elm Street y La red social. Había sembrado la semilla del éxito. Semilla que recogió un año después a las órdenes de David Fincher en el remake americano de Millennium: Los hombres que no amaban a las mujeres, donde interpretaba a la icónica Lisbeth Salander, papel por el que obtuvo, entre otros premios, candidaturas al Oscar y al Globo de Oro. No ganó ninguno de los dos, pero su carrera despegó definitivamente gracias a estas distinciones, confirmando alternativa en películas como Efectos secundarios, Her, Trash. Ladrones de esperanza o Pan (Viaje a Nunca Jamás), a las órdenes de Soderbergh, Spike Jonze, Stephen Daldry y Joe Wright respectivamente. Es, sin embargo, con Carol, en la que participa con Cate Blanchett, con la que Mara recibe su segunda nominación a los Oscar. A ésta le seguirían los dramas de diferente cuño Lion, A Ghost Story y María Magdalena. Además, ya ha hecho sus pinitos en el doblaje de animación, dando voz a las inquietantes hermanas de Kubo y las dos cuerdas mágicas.