לואיס נולדה בלוס אנג'לס, קליפורניה שבארצות הברית. אביה הוא המוזיקאי ושחקן הקולנוע ג'פרי לואיס ואמה היא אשתו הראשונה מעצבת גרפית בשם גלאניס (דאגן) באטלי. לה שמונה אחים ואחיות, חלקם למחצה. בגיל 14 עזבה לואיס את ביתה ועברה לגור יחד עם חברת משפחה, השחקנית קארן בלאק.
לואיס לא-סיימה את לימודיה, ונשרה מבית הספר התיכון, דבר שגרם לה להסתבך לא פעם עם המשטרה. בגיל 15 נעצרה כשנהגה ברכב שלא כחוק, ובגיל 16 נעצרה במועדון לילה על היותה קטינה. בנוסף נשלחה בצעירותה למכון גמילה מסמים.
קריירה
משחק
לואיס החלה להתעניין בתחום המשחק בגיל 6 ומאז הופיעה במעל 40 סרטים וסדרות טלוויזיה. היא התפרסמה לראשונה כשהשתתפה בשלושה פרקים בסדרת הטלוויזיה "שנות הקסם". את תפקידה הקולנועי הראשון עשתה בשנת 1989 בקומדיית חג המולד "כיף של חופשה".
בשנת 1991 שיחקה לואיס במותחן האימה של מרטין סקורסזה "פסגת הפחד", הגרסה המחודשת לסרט משנת 1962. בסרט הופיעה לואיס בתור דניאל בוואדן, בתו של סם (ניק נולטה) עו"ד מצליח ואיש משפחה למופת, במהלך הסרט מתפתה דניאל לחיזוריו של פסיכופת רצחני בשם מקס קיידי (רוברט דה נירו) אשר לו חשבון ארוך עם אביה. לואיס הדהימה את מבקרי הקולנוע במשחקה ומועמדותה הוגשה לפרסים שונים. באותה שנה שיחקה לואיס בסרטו של וודי אלן "בעלים ונשים". היא הייתה מועמדת לפרס גלובוס הזהב ולפרס אוסקר לשחקנית המשנה הטובה ביותר על משחקה בסרט "פסגת הפחד".
בשנת 1994 שיחקה בסרט הפשע האלים של אוליבר סטון "רוצחים מלידה", שם התפרסמה בדמות הראשית של מלורי וילסון נוקס שיוצאת למסע רציחות המוני כשהיא בורחת מהביתה עם בן זוגה למעשי הזוועה מיקי נוקס (וודי הארלסון). על תפקידה בסרט קיבלה לואיס פרס בפסטיבל הסרטים של ונציה בקטגוריית השחקנית הטובה ביותר.
לואיס התחילה את הקריירה המוזיקלית שלה בשנת 2003 בתור זמרת סולו, סולנית להקת "Juliette and the Licks".
לואיס ששרה בסגנון רוק הוציאה ביחד עם להקתה שלושה אלבומים עד היום הנקראים "You're Speaking My Language", "Four on the Floor" ו"...Like a Bolt of Lightning". במהלך השנים האחרונות הופיעה לואיס עם להקתה במקומות רבים בעולם, ביניהם גם בישראל בשנת 2007 וצברה לעצמה קהל מעריצים מכובד.
לואיס פרשה מהלהקה בשנת 2009 והקימה לעצמה הרכב חדש הנקרא "The New Romantiques"
חיים אישיים
לואיס ניהלה מערכת יחסים מתוקשרת עם השחקן בראד פיט אותו הכירה בשני הסרטים "קליפורניה" ו"נערה נבגדת". בשנת 1999 התחתנה לואיס עם הסקייטר המקצועי, סטיב ברה, אולם בשנת 2003 התגרש הזוג.
באוקטובר 2023, לואיס, יחד עם עוד מאות שחקנים, קומיקאים ומנהלי בידור מהוליווד חתמו על מכתב פתוח לנשיא ביידן. הם קראו לשחרור בני ערובה המוחזקים על ידי ארגון הטרור חמאס בעקבות מתקפת הפתע על ישראל. הקמפיין שהושק לצד המכתב נקרא #NoHostageLeftBehind. המכתב מדגיש את הרצון לחופש הן לישראלים והן לפלסטינים לחיות בשלום ומגנה את האלימות של חמאס.[2]