Nata a Los Angeles da Hal Bosworth e Patricia Potter, nasce eterocromatica avendo gli occhi di colori differenti, il sinistro blu e il destro marrone. All'età di sei anni assieme alla famiglia si trasferisce a San Francisco. Pratica equitazione a livello competitivo. Nel 1997 partecipa ad alcuni episodi di Settimo cielo e debutta sul grande schermo nel 1998, all'età di quindici anni, nel film L'uomo che sussurrava ai cavalli, ruolo ottenuto anche grazie alle sue doti di cavallerizza, richieste dalla produzione.
Nel 2008 recita al fianco di Jim Sturgess e Kevin Spacey in 21, il film segna la sua terza collaborazione con Spacey: da lui è stata diretta in Beyond the Sea, e con lui ha recitato nei film Superman Returns. Nel 2008 era stata presa in considerazione per il ruolo di Veronika in Veronika Decides to Die, adattamento cinematografico del romanzo di Paulo CoelhoVeronika decide di morire, ma la parte in seguito è stata assegnata a Sarah Michelle Gellar.
Vita privata
Il 31 agosto 2013 si sposa con il regista Michael Polish, suo compagno dal 2011, con una cerimonia in un ranch a Philipsburg, nel Montana. I due hanno deciso di separarsi ad agosto del 2021.
Dal gennaio del 2022 è legata al collega Justin Long. I due si sono sposati nel 2023 e il 18 luglio 2025 è nata la loro prima figlia.