Née en 1986 à Los Angeles, Camilla Belle fait ses premiers pas de comédienne à l’âge de 9 ans dans La petite princessse d’Alfonso Cuarón. Dès l'âge de 9 mois, elle pose pour diverses campagnes publicitaires. Elle poursuit son apprentissage dans des spots avant d'apparaître à la télévision dans Trapped beneath the earth, avec Kris Kristofferson, Un Berceau vide ou encore Sarah de jour, Sarah de nuit.
En 1995, elle fait ses débuts au cinéma dans La petite princesse d'Alfsonso Cuaron, d'après le classique de Frances Hodgson Burnett.
Puis elle tourne dans Le Monde perdu de Steven Spielberg (la fillette du prologue), Les Ensorceleuses de Griffin Dunne (où elle remporte une citation au Young Artist Award dans le rôle de Sally, repris dans la deuxième partie du film par Sandra Bullock), The Patriot de Dean Semler, avec Steven Seagal, The invisible circus d'Adam Brooks, avec Cameron Diaz, et, cette année même, The Chumscrubber d'Arie Posin, avec Glenn Close.
Pianiste classique, polyglotte, Camilla Belle est la porte-parole de l'organisation caritative Kids With A Cause.
En 2006 elle incarne le personnage de Rose dans le film de Rebecca Miller, The Ballad of Jack & Rose. Deux ans plus tard, elle tient le rôle principal féminin de la fresque préhistorique 10 000. En 2009, on la voit dans Push et dans A Deriva de Heitor Dhalia aux côtés de Vincent Cassel. Le film a été selectionné au Festival de Cannes dans la compétition Un certain regard.
