Die Schauspielerin Rosamund Mary Elizabeth Pike wurde am 27. Januar 1979 in London, England, als einziges Kind einer klassischen Geigerin, Caroline (Friend), und eines Opernsängers, Julian Pike, geboren. Aufgrund der Arbeit ihrer Eltern verbrachte sie ihre frühe Kindheit auf Reisen durch Europa. Pike besuchte die Badminton School in Bristol, England, und begann mit der Schauspielerei am National Youth Theatre. Als sie in einer Inszenierung des National Youth Theatre von „Romeo und Julia“ auftrat, wurde sie zum ersten Mal von einem Agenten entdeckt und unter Vertrag genommen, obwohl sie ihre Ausbildung am Wadham College in Oxford fortsetzte, wo sie englische Literatur studierte und schließlich mit Auszeichnung abschloss.
Pike trat in einer Reihe von britischen Fernsehserien auf, darunter Wives and Daughters (1999), bevor sie ein vielversprechendes Spielfilmdebüt als eisige Schönheit „Miranda Frost“ in dem James-Bond-Film Stirb an einem anderen Tag (2002) feierte; als der Film veröffentlicht wurde, war sie erst 23 Jahre alt. Obwohl ihr Debüt ein Actionfilm mit großem Budget war, wirkte sie danach vor allem in kleineren, unabhängigen Filmen mit, darunter Promised Land (2004), The Libertine (2004) (für den sie bei den British Independent Film Awards als beste Nebendarstellerin ausgezeichnet wurde) und Pride & Prejudice (2005) als eine der Bennet-Töchter. Es folgte ein kurzer Ausflug ins Hollywood-Filmgeschäft mit dem Actionfilm Doom (2005) und dem Thriller Fracture (2007), aber sie kehrte mit außergewöhnlichen Leistungen in drei Filmen zu kleineren Filmen zurück: An Education (2009), Made in Dagenham (2010) und die Hauptrolle an der Seite von Paul Giamatti in Barney’s Version (2010).
Während sie ihre Bühnenarbeit in England fortsetzte, trat Pike in der Spionageparodie Johnny English Reborn (2011) auf und verkörperte die Rolle der „Andromeda“ in dem Sci-Fi-Epos Wrath of the Titans (2012). Mit der weiblichen Hauptrolle an der Seite von Tom Cruise in Jack Reacher (2012) kehrte sie zum Actionfilm zurück.
Pike ging 2009 eine Beziehung mit dem mathematischen Forscher Robie Uniacke ein. Im Mai 2012 brachte sie ihren ersten Sohn zur Welt, der den Namen Solo erhielt. Sie kehrte zur Schauspielerei zurück und ergatterte die begehrte Titelrolle in Gone Girl (2014). Der Film wurde ein Kritiker- und Kassenhit, für den Pike die einzige Oscar-Nominierung als beste Schauspielerin erhielt. Außerdem erhielt sie Nominierungen als beste Schauspielerin von Screen Actor’s Guild, Golden Globes und BAFTA. Im Dezember 2014 brachte sie ihren zweiten Sohn mit Uniacke zur Welt.