Amy Seimetz wuchs in der Region um die Städte Tampa und St. Petersburg, im US-Bundesstaat Florida, auf. Mit 18 Jahren begann sie in ihrer Heimat als Filmemacherin zu arbeiten. Nach dem Schulabschluss besuchte sie kurzzeitig die Florida State University, ehe sie nach Los Angeles zog. Bevor sie erste Schauspielrollen angeboten bekam, arbeitete sie unter anderem als Kellnerin, Nanny und als Näherin.[1]
Erste Schauspielrollen übernahm Seimetz ab 2003, zunächst hauptsächlich in Kurzfilmen. 2006 spielte sie eine Nebenrolle im schwarzhumorigen Roadmovie Wristcutters: A Love Story. 2009 wurde das Filmdrama Alexander the Last auf dem South-by-Southwest-Festival uraufgeführt, in dem sie neben einer Nebenrolle auch am Drehbuch beteiligt war. Auch in den folgenden Jahren trat sie hauptsächlich in Independentfilmen auf. 2010 übernahm sie die Rolle der Sarah im Horrorfilm A Horrible Way to Die. Ein Jahr später trat sie in You’re Next erneut in einem Horrorfilm auf. 2012 veröffentlichte sie den Film Sun Don’t Shine, den sie produzierte, das Drehbuch schrieb und Regier führte. Die Dreharbeiten fanden in ihrer Heimat Florida statt. Für ihre Arbeit an dem Film erhielt sie beim South by Southwest Festival 2012 den Jurypreis. Ein Jahr später wurde sie für ihre Arbeit am Film Upstream Color für einen Gotham Award nominiert. Von 2013 bis 2014 war sie als Danette Lutz in einer Hauptrolle in der dritten und vierten Staffel der Krimiserie The Killing zu sehen.
2016 wurde die Serie The Girlfriend Experience veröffentlicht, in der Seimetz in der ersten Staffel die Rolle der Annabelle Reade übernahm. Neben dem Schöpfer der Serie, Steven Soderbergh, war sie als eine der Ausführenden Produzenten an der Serie beteiligt. Bis 2017 führte sie insgesamt zu 13 Episoden die Regie und schrieb auch einige Drehbücher. Von 2016 bis 2017 war sie zudem als Becky Ives in der Serie Stranger Things zu sehen. 2017 trat sie in Ridley ScottsAlien: Covenant als Maggie Faris in einer Nebenrolle auf und war zudem im britischen Filmdrama Lean on Pete zu sehen. Im Filmdrama My Days of Mercy spielte sie die Rolle der Martha Moro. 2018 übernahm sie eine Nebenrolle in der zweiten Staffel der Serie Get Shorty. 2019 spielte sie als Rachel Creed eine zentrale Rolle im Horrorfilm Friedhof der Kuscheltiere.
Seimetz wurde angefragt, beim Marvel-Film Black Widow Regie zu führen, was sie allerdings ablehnte.[2]
