Рэйчел Уайз родилась в Лондоне (Англия, Великобритания) 7 марта 1970 года в семье изобретателя Джорджа Уайза и психоаналитика Рэйчел Эдит.
Окончив школу, поступила в Кембриджский Университет на факультет английской литературы. Во время обучения в университете работала в постановках студенческого драматического кружка, являлась радикальной феминисткой. Впоследствии стала одной из основательниц студенческой драматической труппы «Cambridge Talking Tongues».
Известность ей принесла роль в театральной пьесе «Design For Living», высоко оцененная театральными критиками. К этому моменту у Уайз уже имелся опыт съемок на телевидении, а вскоре состоялся и кинодебют актрисы с ролью в фантастическом боевике «Машина смерти» (1995). Менее года спустя получает главную женскую роль в триллере «Цепная реакция» (1996), в котором работает на одной съемочной площадке с такими звездами как Морган Фриман и Киану Ривз. Теплые отзывы кинокритиков получает непродолжительная, но весьма яркая роль в картине Бернардо Бертолуччи «Ускользающая красота» (1996). Развить успех удается в 1997, сыграв главную роль в мелодраме «Унесенный морем» (1997) и в комедийной драме «Попутчики» (1997).
После этого карьера Рэйчел Уайз начинает развиваться все более и более стремительно. В 1999 году получает мировую известность благодаря главной роли в коммерческом суперхите «Мумия», собравшем в прокате более 400 миллионов долларов. В 2001 году играет главные роли в не менее коммерчески успешном продолжении «Мумия возвращается» и историческом боевике Жан-Жака Анно «Враг у ворот». Огромным успехом у телезрителей пользуется мистический триллер «Константин: Повелитель тьмы» (2005) в котором Рэйчел снялась вместе с другой голливудской суперзвездой Киану Ривзом. В этом же году, за роль в гораздо менее известной в США картине Фернанду Мейреллиша «Преданный садовник» получает «Оскар» и «Золотой Глобус» в номинации «лучшая актриса второго плана».
Далее актриса появляется в нескольких достаточно амбициозных картинах: «Фонтан» (2006), «Эрагон» (2006), «Мои черничные ночи» (2007), однако известности ни одна из этих ролей ей не прибавила. Затем последовал ряд довольно успешных в прокате картин, из которых особо стоит отметить «Милые кости» (2009) и «Эволюция Борна» (2012).
Была замужем за режиссером Дарреном Аронофски («Пи» (1998), «Фонтан» (2006)), от которого в 2006 году родила сына. Пара рассталась в 2010, а в 2011 стало известно о тайном браке Рэйчел с Дэниелом Крэйгом.
Роль богатой наследницы, ведущей затворнический образ жизни в огромном особняке и коротающей время за многочисленными хобби, такими, как каратэ, рэп, игра на банджо и катание на скейтборде, возможно, самая эксцентричная из фильмографии Рэйчел Уайз, обладательницы премии "Оскар" за роль второго плана.