Née le 7 octobre 1976 à London (Canada) d’un père chauffeur routier et d’une mère infirmière, Rachel McAdams commence le théâtre à 13 ans. Son premier rôle au cinéma est dans la comédie My Name is Tanino, genre pour lequel elle montre une certaine prédilection.Elle enchaîne ensuite avec The Hot Chick, Lolita malgré moi, Serial Noceurs et Esprit de famille. Mais c’est en 2004, avec la comédie romantique N’oublie jamais de Nick Cassavetes, dont elle tient le premier rôle face à Ryan Gosling (qui est d’ailleurs originaire de la même ville qu’elle, et dont elle partagea la vie pendant 3 ans), qu’elle est véritablement révélée au grand public. C’est aussi le début d’un changement de style marqué par Red Eyes / Sous haute pression de Wes Craven.
Durant l’année 2009-2010, elle a l’occasion de jouer avec de grands noms du cinéma, comme Russell Crowe et Ben Affleck (Jeux de pouvoir), Eric Bana (Hors du temps), Robert Downey Jr et Jude Law (Sherlock Holmes). Mais parallèlement, elle auditionne pour les rôles de Sue Storm dans Les Quatre Fantastiques, de Vesper Lynd dans Casino Royal, de Pepper Potts dans Iron Man, de Sophie dans Mamma Mia !, de Rachel Dawes dans The Dark Knight et pour celui de Daisy Buchanan dans The Great Gatsby, rôles finalement obtenus par Jessica Alba, Eva Green, Gwyneth Paltrow, Amanda Seyfried, Maggie Gyllenhaal et Carey Mulligan.
En 2011, elle retrouve Owen Wilson (après Serial Noceurs) pour Minuit à Paris de Woody Allen, puis le casting de Sherlock Holmes, pour sa suite, toujours réalisé par Guy Ritchie.
L'année suivante, après un nouveau détour par la comédie romantique Je te promets avec Channing Tatum, elle accroche à son palmarès deux cinéastes renommés : Brian de Palma pour Passion (avec Noomi Rapace) et Terrence Malick pour A la Merveille.
Elle détient un record avec 5 nominations aux MTV Movie Award la même année (pour Lolita malgré moi et N’oublie jamais).
Très concernée par l’environnement, Rachel McAdams n’a pas de voiture, est végétarienne et est cofondatrice du site www.greenissexy.org
Elle adore les actrices suivantes : Elizabeth Taylor, Audrey Hepburn, Joan Cusack, Juliette Lewis, Kate Winslet, Laura Dern, Renée Zellweger et Samantha Morton et elle rêve de travailler avec Daniel Day-Lewis, James Franco et Sam Rockwell.