Nata a Chabua - in India, all’epoca ancora sotto la dominazione inglese - nel 1940, tratti del volto marcati, occhi verdi-azzurri, porta sullo schermo figure di donne complesse ed ineffabili, segnate dalle contraddittorie tracce della modernità, affermandosi come una fra le migliori interpreti femminili degli anni Sessanta e Settanta, non solo per il New Cinema britannico, ma anche della cosiddetta New Hollywood di quegli anni.

Dopo aver frequentato i corsi della Dramatic Art Central School di Londra, comincia un’intensa attività teatrale, esordisce al cinema all’inizio degli anni Sessanta in ruoli secondari (Julie, perché non vuoi? - 1962 - e La signora sprint - 1962 - di Ken Annakin).

Nel ’63, mentre interpreta a teatro la commedia Billy il bugiardo, viene convocata da John Schlesinger, il quale la dirige come protagonista nel film omonimo.

Due anni dopo vince l’Oscar come Miglior Attrice Protagonista per Darling (1965), anch’esso diretto da J. Schlesinger e che le apre le porte per produzioni americane.

Ottiene il ruolo di Lara nel celebre Il dottor Zivago (1965) di David Lean, tratto dal libro omonimo di Boris Pasternak ed interpretato anche da Omar Sharif, e viene poi convocata da François Truffaut per Fahrenheit 451 (1966), tratto dal libro omonimo di Ray Bradbury ed interpretato anche da Oskar Werner, e poi di nuovo da J. Schlesinger per Via dalla pazza folla (1967).

Ad Hollywood è protagonista di Petulia (1968) di Richard Lester, sofisticata commedia esistenziale.

Tre anni dopo interpreta la prostituta Constance nel western I compari (1971) di Robert Altman, il quale, quattro anni dopo, la dirigerà anche in Nashville (1975).

Nello stesso anno interpreta Shampoo (1975) di Hal Ashby.

Tre anni dopo è in Il paradiso può attendere (1978) di Warren Beatty

A partire dagli anni Ottanta, dirada le sue apparizioni, ma lascia comunque un’impronta incisiva in film come Calore e polvere (1982) di James Ivory, Miss Mary (1986) di Maria Luisa Bemberg, Power (1986) di Sidney Lumet, con Richard Gere e Denzel Washington, Hamlet (1996) di Kenneth Branagh, Neverland - Un sogno per la vita (2004) di Marc Forster.

In Away From Her - Lontano da lei (2007) offre una commovente prova drammatica nel ruolo di una donna che si ammala di Alzheimer.

Fra gli altri film ricordiamo Il magnifico irlandese (1965) di Jack Cardiff, Alla ricerca di Gregory (1969) di Peter Wood, Messaggero d’amore (1971) di Joseph Losey, A Venezia… un dicembre rosso shocking (1973) di Nicolas Roeg, Generazione Proteus (1977) di Donald Cammell, Memorie di una sopravvissuta (1981) di David Gladwell, Prigionieri del passato (1982) di Alan Bridges, I quarantesimi ruggenti (1982) di Christian de Chalonge, Cercatori d’oro (1983) di Sally Potter, Champagne amer (1986) di Ridha Behi e Henry Vart, La casa del destino (1990) di Pat O’ Connor, Dragonheart (1996) di Rob Cohen, Afterglow (1997) di Alan Rudolph, Belfagor - Il fantasma del Louvre (2001) di Jean-Paul Salomé, No Such Thing (2001) di Hal Hartley, Snapshots - Momenti magici (2002) di Rudolph van den Berg, I’m With Lucy (2002) di Jon Sherman, Troy (2004) di Wolfgang Petersen, Harry Potter e il prigioniero di Azkaban (2004) di Alfonso Cuaron, La vita segreta delle parole (2005) di Isabel Coixet, New York, I Love You (2008) di Fatih Akin e Yvan Attal, Glorious 39 (2009) di Stephen Poliakoff, Cappuccetto rosso sangue (2011) di Catherine Hardwicke, La regola del silenzio - The Company You Keep (2012) di Robert Redford.

Attiva anche in televisione, è apparsa in vari film tv (Separate Tables - 1983 - di John Schlesinger, Dadah is Death - 1988 - di Jerry London, L’uomo della stazione - 1992 - di Michael Wythe) ed in alcuni episodi di serie e miniserie tv (A For Andromeda, Call Oxbridge 2000, The Andromeda Breakthrough, Il santo, Padri e figli, Karaoke).

A partire dal 2015 si è ritirata a vita privata.