Byrne Sydney külvárosában lévő Balmainben (Új-Dél-Wales) született, ír és skót származású.[3][4] Édesanyja Jane, általános iskolai adminisztrátor, míg édesapja Robin Byrne, visszavonult statisztikus és piacelemző.[5] Négy gyermek közül ő a legfiatalabb; van egy bátyja, George, és két idősebb nővére, Alice és Lucy. Egy 2009-es interjúban Byrne kijelentette, hogy az anyja ateista, míg ő és az apja egyaránt agnosztikusok voltak.[6]
Pályafutása
Első szerepét tizenkét éves korában kapta a Dallas Doll című filmben. Byrne ausztrál tévéműsorok sokaságában tűnt fel, köztük a Szívtipró gimiben és az Echo Pointban. Szerepelt Heath Ledger oldalán a Kéz és ököl című filmben, amit a The Date, a My Mother Frank és az 1967 istennője követett, utóbbiért a 2000-es Velencei Filmfesztiválon megkapta a Volpi Cupot.
Ezután Edithként láthatta a néző Casanova történetének 2005-ös tévéváltozatában, s még ebben az évben szerepet kapott a 2007 tavaszán mozikba került, Napfény címet viselő Danny Boyle-sci-fiben, ahol űrhajópilótát formál meg. Ezt nem sokkal később követi a 28 héttel később női főszerepe, ami Boyle 2002-es, 28 nappal később című mozijának folytatása.
Ő alakítja dr. Moira MacTaggertet az X-Men-filmekben. Az Instant család című 2018-as filmben pedig a női főszereplő, Ellie szerepét játssza.
Magánélete
2013-ban Byrne New York városában élt, és elmondta, hogy továbbra is bizonytalan a stabil karriere iránt: "Nem hiszem, hogy ez a bizonytalanság valaha is elhagyna engem. Szabadúszó vagyok. Mindig van egy bizonytalan tényező."
2003-ban Byrne több mint hat évig volt kapcsolatban Brendan Cowell ausztrál íróval, rendezővel és színésszel. Cowell Sydney-ből New York-ba költözött, miután Byrne sikert aratott a A hatalom hálójában című sorozatban. Kapcsolatuk 2010 januárjában ért véget. 2012 óta kapcsolatban áll Bobby Cannavale amerikai színésszel. A párnak két fia van: Rocco (született 2016. február) és Rafa (született 2017. november).[7]
Érdekességek
Együtt szerepelt Darren Hayes ausztrál zenésszel az „I Miss You” kislemezéhez készített videóklipben.
2004-ben Diane Krugerrel két film női főszerepét is játszották: a Trója és a Wicker Park négy hónap különbséggel került az amerikai mozikba.
Az ausztrál kiadású FHM „A világ legszexisebb női”-nek listáján a 16. (2006).