Rhona Natasha Mitra se narodila 9. srpna 1976 v londýnské čtvrti Paddington. Její otec, Anthony Mitra, byl plastický chirurg s indicko-anglickými kořeny, a její matka, Nora Downey, byla Irka. Rhona má starší sestru, Taru Mitra, a mladšího bratra, Guye Mitru. Její dětství bylo poznamenáno rozvodem rodičů, když jí bylo osm let. Navštěvovala několik internátních škol, včetně Roedean School, což je prestižní dívčí internát v Sussexu, a také internátní školu pro dívky v Surrey, kde byla vyloučena. Později se vzdělávala na různých uměleckých a dramatických školách, ale nikdy nezískala formální herecké vzdělání v tradičním slova smyslu. Už v mládí projevovala zájem o herectví a modeling.
Její cesta do světa showbyznysu začala v druhé polovině 90. let. Zpočátku se věnovala modelingu a brzy si získala pozornost díky svému výraznému vzhledu. V roce 1997 se stala známou jako oficiální živá modelka pro postavu Lary Croft z populární videohry „Tomb Raider“. Reprezentovala Laru Croft na propagačních akcích pro hry „Tomb Raider II“ a „Tomb Raider III“, což jí přineslo mezinárodní publicitu a otevřelo dveře do světa filmu a televize. V té době také nahrála popové album „Come Alive“ (1997) a „Female Icon“ (1998), které však nezaznamenaly výraznější komerční úspěch.
První herecké zkušenosti získala Rhona Mitra v britské televizi. Objevila se v menších rolích v seriálech jako „Ghostbusters of East Finchley“ (1995) a „The Bill“ (1999). Její první významnější role přišla v americkém televizním seriálu „Party of Five“ v letech 1999–2000, kde ztvárnila postavu Holly Marie Beggins. Následovala role v právnickém dramatu „The Practice“ (2000–2001) jako advokátka Tara Wilson, za kterou získala širší uznání. Tuto roli si zopakovala i v jeho spin-offu „Boston Legal“ (2004–2005).
Ve filmu se začala prosazovat na přelomu tisíciletí. Zahrála si v hororu „Hollow Man“ (2000) po boku Kevina Bacona, kde ztvárnila postavu Sebastianovy sousedky. Následovaly role v romantické komedii „Sweet Home Alabama“ (2002) s Reese Witherspoon a v akčním thrilleru „Get Carter“ (2000) s Sylvesterem Stallonem. Mezi její další rané filmové projekty patří sci-fi horor „Ali G Indahouse“ (2002) a thriller „The Life of David Gale“ (2003) s Kevinem Spaceym a Kate Winslet.
Během druhé poloviny 2000. let se Rhona Mitra etablovala jako herečka pro akční a sci-fi žánry. V roce 2006 si zahrála v akčním snímku „Skinwalkers“ a v hororu „Number 23“. Její herecký profil se výrazně zvedl v roce 2008, kdy ztvárnila hlavní roli ve sci-fi akčním filmu „Doomsday“ režiséra Neila Marshalla. Zde si zahrála majora Eden Sinclair, drsnou válečnici v postapokalyptickém světě. Tato role ukázala její schopnost vést akční snímky a fyzicky náročné scény.
Další významnou akční rolí byla postava upírky Sonji v prequelu „Underworld: Rise of the Lycans“ (2009). Zde ztvárnila dceru upírského starce Viktora a milenku lykana Luciana, čímž se stala klíčovou postavou v mytologii „Underworld“ série. Její výkon byl chválen a upevnil její pozici v žánru. V roce 2009 se také objevila ve filmu „Separation City“.
V 2010. letech Rhona Mitra pokračovala v práci jak ve filmu, tak v televizi. V roce 2010 se objevila v akčním filmu „Stolen“ a v roce 2012 v dramatu „Crisis Point“. V televizi si zahrála v seriálu „The Gates“ (2010) a získala opakující se roli v populárním lékařském dramatu „Nip/Tuck“ (2010) jako detektiv Alexis Stone.
Jednou z jejích nejvýraznějších televizních rolí byla postava doktorky Rachel Scott v postapokalyptickém akčním seriálu „The Last Ship“. V letech 2014–2015 se objevila v prvních dvou sezónách jako paleomikrobioložka, která hledá lék na globální pandemii, jež zdecimovala lidskou populaci. Její postava byla klíčová pro děj a získala si velkou fanouškovskou základnu. V roce 2017 se připojila k obsazení britského akčního seriálu „Strike Back“, kde ztvárnila postavu majora Phillipa Lefebvreho v šesté sezóně.
Mimo televizní seriály se v této dekádě objevila i v několika filmech. V roce 2016 si zahrála v hororu „Hard Target 2“. V roce 2018 se objevila ve filmu „Game Over, Man!“ a také v nezávislém dramatu „The Christmas Trap“. Její kariéra je charakteristická střídáním větších hollywoodských produkcí s menšími, nezávislými projekty, což jí umožňuje zkoušet různorodé role.
V posledních letech Rhona Mitra pokračuje v aktivní herecké činnosti. V roce 2020 se objevila v akčním sci-fi filmu „Archive“, kde si zahrála roli Simone, a také v thrilleru „Shadow Play“. V roce 2022 ztvárnila roli Lady Aethelfld v historickém dramatu „The Other Me“ a objevila se také ve filmu „Prisoners of Paradise“. Její nedávné projekty zahrnují také horor „Hounds of War“ (2024), kde si zahrála po boku Franka Grilla.
Rhona Mitra je známá svou soukromou povahou a o svém osobním životě mluví jen zřídka. Je milovnicí zvířat a často se angažuje v charitativních akcích na jejich ochranu. Ráda tráví čas v přírodě a věnuje se jízdě na koni. Žila na různých místech po celém světě, včetně Spojených států a Austrálie, ale často se vrací do rodné Anglie. Její kariéra je příkladem herečky, která si dokázala vybudovat silnou pozici v akčních žánrech, aniž by se vyhýbala dramatickým a charakterovým rolím, čímž si udržuje rozmanitost ve svém hereckém portfoliu.