Rachel Anne McAdams nasce il 17 novembre 1978 a London, cittadina situata nell'Ontario in Canada, al St. Joseph's Hospital, lo stesso in cui sono state girate alcune scene di uno dei suoi più celebri film, Le pagine della nostra vita. Cresce nella vicina St. Thomas con i genitori, il camionista Lance e l'infermiera Sandy, la sorella Kayleen e il fratello Daniel. All'età di quattro anni inizia a gareggiare nel pattinaggio di figura e a tredici anni recita per la prima volta nella compagnia teatrale Original kids, fondata quell'anno nel campo estivo di St. Thomas e che durante la stagione invernale continua a riunirsi a London, mettendo in scena soprattutto opere di William Shakespeare. La McAdams frequenta la Myrtle Street Public School e il liceo statale Central Elgin Collegiate Institute, ma in quegli anni abbandona la recitazione, considerata solamente un gioco, finché un'insegnante dell'ultimo anno le consiglia di presentarsi ad un provino per un film drammatico. Si tratta di una produzione studentesca intitolata 'I Live in a Little Town', che ottiene ottimi riconoscimenti. La McAdams viene poi accettata dalla rinomata York University di Toronto, dove si laurea con onori e B.F.A. in teatro: negli anni di università interpreta il ruolo di una bambina in The Piper, un progetto della Toronto's Necessary Angel Theatre Company, continua a far parte della compagnia Original kids e si iscrive alla scuola di recitazione di David Rotenberg. La McAdams inizia la sua carriera cinematografica con un'apparizione nella serie disneyana Il famoso Jett Jackson (1998), nel ruolo di Hannah Grant. Il debutto sul grande schermo è in una pellicola italiana del 2002, My Name Is Tanino di Paolo Virzì, nel quale interpreta Sally, la ragazza americana che fa perdere la testa al protagonista Gaetano (Corrado Fortuna). Nello stesso anno recita a fianco di Rob Schneider nel film Hot Chick - Una bionda esplosiva. È inoltre protagonista femminile della prima stagione della serie televisiva canadese Slings and Arrows, accanto a Paul Gross; la sua crescente notorietà la fa però escludere dalla seconda stagione, in cui appare solo nel primo episodio. Nel 2004, nonostante i suoi 26 anni, fa il provino per il ruolo della liceale Cady nel film Mean Girls: la parte viene però assegnata a Lindsay Lohan, ma alla McAdams viene proposto il ruolo dell'antagonista Regina George, un personaggio che le regala una grande notorietà e che si ispira all'Alec Baldwin di Americani (1992). In quello stesso anno arriva la consacrazione con il film Le pagine della nostra vita, tratto dall'omonimo romanzo di Nicholas Sparks. Il film le porta soddisfazione sia sul piano personale sia su quello professionale: durante le riprese si fidanza con il collega Ryan Gosling, relazione interrotta nel 2007, e poi ripresa brevemente nell'estate del 2008, e per la sua interpretazione in questo film e in Mean Girls ottiene complessivamente il record di cinque nomination in un anno all'MTV Movie Awards, vincendone tre. Il 2005 è per la Mcadams l'anno della consacrazione. In quell'anno infatti interpreta il ruolo di Claire nella commedia campione di incassi 2 single a nozze con Owen Wilson e Vince Vaughn, quello di Lisa Reisert nel thriller di Wes Craven Red Eye,e quello di Amy Stone nel film La neve nel cuore. Inoltre si classifica 14° tra le 100 ragazze più sexy del 2005 secondo la rivista Maxim e prima nella classifica di Muchmusic "Who To Do: 20 Sexiest Girls". Il 2006 è per la McAdams un anno di pausa. Rifiuta infatti 2 ruoli molto importanti: quello della Bond girl Vesper Lynd nel film Casinò Royale e quella di Racahel Dawes nel nuovo film di Batman Il cavaliere oscuro. Nel 2007 ha invece girato moltissimi film: da Arsenico e vecchi confetti di Ira Sachs, a fianco di Pierce Brosnan, a The Lucky Ones - Un viaggio inaspettato di Neil Burger, senza dimenticare l'attesissimo Un amore all'improvviso di Robert Schwentke a fianco di Eric Bana. Nello stesso anno invece ha rifiutato di apparire sulla copertina di Vanity Fair al fianco di Scarlett Johansson e Keira Knightley quando ha saputo di dover posare nuda. Nel 2008 inizia a girare il dramma giornalistico State of Play, a fianco di Russell Crowe, Ben Affleck, Helen Mirren, Jason Bateman e Robin Wright Penn. Le riprese del film sarebbero dovute cominciare a Novembre del 2007 ma, dopo che Brad Pitt e Edward Norton hanno rifiutato i loro ruoli, i produttori hanno rimandato l'inizio delle riprese a Gennaio del nuovo anno. Sempre nel 2008 escono nei cinema americani Arsenico e vecchi confetti e The Lucky Ones - Un viaggio inaspettato, girati l'anno precedente. A fine anno Rachel ottiene il ruolo di Irene Adler nel nuovo film di Sherlock Holmes diretto da Guy Ritchie a fianco di Robert Downey Jr. e Jude Law, mentre nei primi mesi del 2009 si parla di un film a fianco di Harrison Ford e Diane Keaton, Morning Glory. A inizio del 2009 viene avvistata con una nuova fiamma, l'attore Josh Lucas, col quale si presenta ad uno dei balli inaugurali per il festeggiamento dell'elezione del presidente degli Stati Uniti Barak Obama. Poco dopo i paparazzi riescono ad immortalare diversi baci della coppia per le strade di Toronto, confermando così le voci di una relazione tra i due.