Nacida el 27 de enero de 1979 en Londres, Inglaterra, la actriz Rosamund Mary Elizabeth Pike es hija única de una madre violinista clásica, Caroline (Friend), y de un padre cantante de ópera, Julian Pike. Debido al trabajo de sus padres, pasó su primera infancia viajando por Europa. Pike asistió a la Badminton School de Bristol (Inglaterra) y comenzó a actuar en el National Youth Theatre. Mientras actuaba en una producción del National Youth Theatre de «Romeo y Julieta», fue descubierta y contratada por primera vez por un agente, aunque continuó su formación en el Wadham College de Oxford, donde estudió Literatura Inglesa y se graduó con una segunda clase superior de honores.
Pike apareció en varias series de televisión del Reino Unido, como Esposas e hijas (1999), antes de conseguir un auspicioso debut en el cine como la belleza glacial «Miranda Frost» en la película de James Bond, Muere otro día (2002); cuando se estrenó la película, sólo tenía 23 años. Aunque su debut fue en una película de acción de gran presupuesto, los trabajos cinematográficos que siguieron fueron principalmente en películas independientes de menor envergadura, como Promised Land (2004), The Libertine (2004), (por la que ganó el premio a la mejor actriz de reparto en los British Independent Film Awards), y Pride & Prejudice (2005), como una de las hijas de los Bennet. A continuación hizo una breve incursión en el cine de Hollywood con la película de acción Doom (2005) y el thriller Fracture (2007), pero regresó al cine menor con actuaciones excepcionales en tres películas: An Education (2009), Made in Dagenham (2010), y el papel principal junto a Paul Giamatti en Barney’s Version (2010).
Mientras continuaba con su trabajo en los escenarios de Inglaterra, Pike apareció en la parodia de espías, Johnny English Reborn (2011), y habitó el papel de «Andromeda» en la épica de ciencia ficción, Wrath of the Titans (2012). Volvió al cine de acción con el protagonismo femenino frente a Tom Cruise en Jack Reacher (2012).
Pike inició una relación con un investigador matemático llamado Robie Uniacke en 2009. Dio a luz a su primer hijo, llamado Solo, en mayo de 2012. Volvió a actuar y consiguió el codiciado papel principal en Gone Girl (2014). La película se convirtió en un éxito de crítica y de taquilla, y Pike obtuvo la única nominación al Oscar como mejor actriz. También obtuvo nominaciones como Mejor Actriz del Gremio de Actores, los Globos de Oro y los BAFTA. Dio a luz a su segundo hijo con Uniacke en diciembre de 2014.