Teresa Palmer se narodila 26. února 1986 v Adelaide v Jižní Austrálii. Její otec, Kevin Palmer, pracoval jako investor, a matka, Paula Sanders, byla dříve misionářkou a vychovatelkou. Rodiče se rozvedli, když byla Teresa malá, a ona strávila dětství střídavě s matkou na venkově a s otcem v Adelaide, kde navštěvovala soukromou katolickou školu Mercedes College. Její dětství bylo poznamenáno skromnými poměry, ale zároveň velkou láskou k filmu a herectví. Už jako dítě snila o tom, že se stane herečkou. Předtím, než se plně ponořila do herectví, pracovala v různých oborech, včetně prodeje oblečení a dokonce i v rychlém občerstvení. Krátce studovala pedagogiku, ale brzy si uvědomila, že její skutečná vášeň leží jinde.
Hereckou kariéru odstartovala Teresa Palmer v rodné Austrálii. Její první výrazná role přišla v roce 2006, kdy si zahrála ve filmu „2:37“. Tento nezávislý snímek, který se zabýval citlivými tématy dospívání a sebevraždy, byl uveden na filmovém festivalu v Cannes a získal pozitivní ohlasy. Teresin výkon byl sice menší, ale všimli si jí lovci talentů, což jí otevřelo dveře do Hollywoodu. Ještě téhož roku se objevila v hororu „The Grudge 2“, který byl jejím prvním americkým filmem a znamenal oficiální vstup na mezinárodní scénu. I když šlo o menší roli, umožnilo jí to získat zkušenosti s velkou produkcí a navázat kontakty.
Po přestěhování do Los Angeles se Teresa Palmer začala pravidelně objevovat v různých filmových projektech. V roce 2007 si zahrála po boku Daniela Radcliffea ve filmu „December Boys“. Následovaly role v komediích jako „Bedtime Stories“ (2008) s Adamem Sandlerem a později ve fantasy snímku „The Sorcerer’s Apprentice“ (2010), kde si zahrála po boku Nicolase Cage a Jay Baruchela. Tyto role jí pomohly získat jméno a ukázaly její schopnost pracovat v různých žánrech. Skutečný průlom v Hollywoodu přišel v roce 2011, kdy ztvárnila postavu Number Six v akčním sci-fi filmu „I Am Number Four“. Film jí přinesl širší rozpoznatelnost a ukázal její potenciál pro akční role. Téhož roku se objevila i v romantické komedii „Take Me Home Tonight“.
Jednou z jejích nejznámějších rolí je ta z roku 2013, kdy si zahrála po boku Nicholase Houlta v zombie romantické komedii „Warm Bodies“. Film byl komerčně úspěšný a Palmer si za svůj výkon vysloužila chválu. Ukázala v něm, že dokáže být přesvědčivá i v neobvyklých žánrech. Další důležité projekty následovaly, například „Parts Per Billion“ (2014), „Cut Bank“ (2014) a „Kill Me Three Times“ (2014). V roce 2015 se objevila v akčním remaku „Point Break“ a také ve filmu Terrence Malicka „Knight of Cups“, který jí umožnil pracovat s renomovaným režisérem a obsazením. Rok 2016 byl pro ni mimořádně úspěšný. Zahrála si hlavní roli v hororu „Lights Out“, který se stal překvapivým hitem, a především ztvárnila roli Dorothy Schutte v oceňovaném válečném dramatu Mela Gibsona „Hacksaw Ridge“. Tento film získal řadu ocenění a Palmer si za svůj výkon vysloužila uznání kritiky. Téhož roku se objevila i v thrilleru „Message from the King“.
V roce 2017 se Teresa Palmer představila v psychologickém thrilleru „Berlin Syndrome“, kde ztvárnila australskou turistku, která je uvězněna v Berlíně. Její herecký výkon v tomto filmu byl kritiky velmi ceněn a potvrdil její schopnost hrát komplexní a náročné role. Objevila se také ve sci-fi thrilleru „2:22“. V roce 2019 si zahrála v australském životopisném dramatu „Ride Like a Girl“, které vypráví příběh žokejky Michelle Payne. Od roku 2018 do roku 2022 ztvárnila hlavní roli Diany Bishop v úspěšném fantasy seriálu „A Discovery of Witches“ (Čas čarodějnic), založeném na knižní trilogii Deborah Harkness. Tato role jí přinesla obrovskou popularitu a upevnila její pozici v televizním světě. V roce 2023 se objevila v australském psychologickém thrilleru „The Clearing“.
Teresa Palmer je známá svým otevřeným přístupem k osobnímu životu a rodinným hodnotám. V roce 2013 se provdala za amerického herce a režiséra Marka Webbera. Svatba se konala v Mexiku. Společně mají čtyři děti: syna Bodhi Raina Webbera (nar. 2014), syna Forest Sage Webbera (nar. 2016), dceru Poet Lake Webber (nar. 2019) a dceru Prairie Moon Palmer (nar. 2021). Mark Webber má také syna Isaaca z předchozího vztahu, kterého Teresa vychovává jako vlastního. Rodina žije střídavě v Los Angeles a v Adelaide v Austrálii. Teresa je velkou zastánkyní přirozeného rodičovství, kojení a výchovy s respektem. Tyto zkušenosti sdílí se svými fanoušky a přispívá k diskuzi o moderním rodičovství. Společně s herečkou Sarah Wright Olsen založila online platformu „Your Zen Mama“, která se zaměřuje na témata rodičovství, zdraví a wellness, a kde sdílí své zkušenosti a rady. Teresa Palmer je také známá svým aktivním životním stylem a zájmem o zdravou stravu a cvičení. Mimo herectví se věnuje také produkci filmů, například u snímku „The Ever After“ (2014), kde si zahrála i po boku svého manžela.