Scarlett Ingrid Johansson néven 1984-ben született New York Manhattan városrészében. Apja, Karsten Johansson dán építész, anyja a lengyel emigráns családból származó producer és színésznő, Melanie Sloan. Apai nagyapja, Ejner Johansson ismert dán író, művészettörténész volt. Három édestestvére van, egyikük, Hunter az ikertestvére, nővére, Vanessa Johansson is színész. Tinédzser korában szülei elváltak, ezután anyjával és testvéreivel Los Angelesbe költözött.
Scarlett már nyolcévesen szerepelt a tévében, anyja gyakran elkísérte a szerepválogatásokra. Először egy off-Broadway-darabban lépett fel, majd első nagyjátékfilmes szerepét tízévesen a Világgá mentem című kalandfilmben kapta. A filmszakma akkor figyelt fel rá, amikor 1998-ban A suttogóban Robert Redford oldalán egy lovasbalesetben megsérült kamaszlányt játszott. Ekkor elnyerte a legjobb fiatal színésznőnek járó díjat a filmdráma kategóriában.
Ezután sorra kapta a szerepeket, 2000-ben forgatta a Tétova tinédzsereket, majd A férfi, aki ott sem volt című krimiben szerepelt. Egy évvel később az Egyesült Államokban élő Gárdos Évával Budapestre utazott, ahol a rendezőnő életéről szóló Amerikai rapszódia magyar fővárosban játszódó jeleneteit forgatták.
2003-ban a Sofia Coppola által írt és rendezett Elveszett jelentés című romantikus drámában egy fiatal feleséget játszott, amiért kiérdemelte a legjobb színésznőnek járó BAFTA-díjat. Nagy sikert aratott a Leány gyöngy fülbevalóval című életrajzi drámában, amelyben a 17. században élt Johannes Vermeer németalföldi festőnél szolgáló lányt keltette életre. A filmet a delfti mester azonos című, a hágai Mauritshuisban látható sejtelmes hangulatú, az Észak Mona Lisájának is nevezett festménye ihlette. 2004-ben a Bobby Longban egy zaklatott tinédzsert játszott, amelyért harmadszor jelölték Golden Globe-díjra. Először dolgozott együtt Woody Allennel a Match Pointban (2005), majd a Füles (2006) és a Vicky Cristina Barcelona (2008) című moziban is vele forgatott. 2007-ben az Egy bébiszitter naplójában, majd A másik Boleyn lányban játszott.
A zene világába evezett, amikor 2008-ban egy stúdióalbumot (Anywhere I Lay My Head) adott ki, majd egy év múlva Pete Yorn dalszerző, énekessel felvette a Break Up című lemezt. Együttműködésük alapjául Brigitte Bardot és Serge Gainsbourg 1968-as Bonnie és Clyde című albuma szolgált. Mindkét album felkerült a Billboard 200-as listájára.
2010-ben a hőn áhított Broadwayen debütált Arthur Miller Pillantás a hídról című darabjában, Catherine szerepében kiérdemelte a Tony-díjat. Ebben az évben csatlakozott a Marvel stúdió képregényen alapuló, kasszasikert hozó szuperhősfilm-sorozatához, amelynek több részében Natasha Romanoff, fedőnevén Fekete Özvegy, kitalált kém és harcos bőrébe bújt, a szerep kedvéért még oroszul is tanult. 2016-ban a legtöbb bevételt hozó filmsztár lett a Forbes üzleti magazin listáján az új Marvel-film, az Amerika Kapitány: Polgárháború bemutatása után. 2021-ben karaktere a szériában önálló részt kapott, a színésznő a kaszkadőrjelenetek nagy részét maga hajtotta végre a Budapesten is forgatott Fekete özvegyben.
2013-ban A nő című drámában egy magányos férfi (Joaquin Phoenix) virtuális barátnőjének csábító hangját kölcsönözte. 2017-ben a közönség a Páncélba zárt szellem című sci-fi akcióthrillerben és a Csajok hajnalig sötét vígjátékban láthatta. Több animációs mozifilm hősének hangja is hozzá fűződik (A dzsungel könyve, Kutyák szigete, Énekelj!). 2019-ben egy válási drámában, a Házassági történetben a feleséget alakította Adam Driver oldalán, majd az új-zélandi Taika Waititi rendezte második világháborús szatírában, a Jojo Nyusziban egy egyedülálló anyát játszott. Ekkor egyidejűleg, ami korábban keveseknek sikerült, két Oscar-díjra is jelölték, a legjobb női főszereplő (Házassági történet) és a legjobb női mellékszereplő kategóriában (Jojo nyuszi).
2023-ban az Asteroid City volt a második olyan filmje a Match Point után, amelyet a Cannes-i Filmfesztiválon mutattak be. Idén került a filmvászonra az 1969-es Apollo–11 kilövését megelőző hetekben játszódó Vigyél a Holdra, amelyben egy dörzsölt és vonzó marketingest játszik: itt írtunk a filmről. A mozinak ő az egyik producere, korábban These Pictures néven produkciós céget is alapított. Szintén idén filmrendezésbe is fogott (Eleanor the Great), valamint örömmel nyilatkozta, hogy sikerült bejutnia a jövőre debütáló negyedik Jurassic World-film szereposztásába is.
Scarlett Johansson 2012-ben csillagot kapott a hollywoodi Hírességek sétányán, a Time magazin 2021-ben a világ száz legbefolyásosabb embere közé sorolta. Filmjei már több mint 15,4 milliárd dollár bevételt hoztak világszerte, ezzel minden idők egyik legtöbb bevételt hozó női sztárja lett. Számos jótékonysági (veteránokat, szegényeket, szexuális zaklatások áldozatait segítő) szervezetet is támogat. New Yorkban és Los Angelesben él, első házasságából egy lánya, jelenlegi férjétől, Colin Jost színésztől pedig egy fia született.
