Nata in Kentucky, figlia di Gary e Karen Lawrence, ha due fratelli di nome Ben e Blaine. All'età di 14 anni decise di intraprendere la carriera d'attrice, convincendo i suoi genitori a portarla a New York per trovare un agente. Senza prendere lezioni di recitazione, inizia a lavorare per la televisione, apparendo in diverse serie televisive e nei film Garden Party e The Poker House.
La popolarità arriva con il film The Burning Plain, con Kim Basinger e Charlize Theron. La sua interpretazione vince il Premio Marcello Mastroianni al festival di Venezia.
Nel 2010 è protagonista di Un gelido inverno, film drammatico la cui interpretazione è stata lodata e candidata all'Oscar 2011;sempre nel 2010, ottiene la parte di Mystica in X-Men - L'inizio.
Nel 2012 è Katniss Everdeen nel film Hunger Games ed Elissa nell'horror House at the End of the Street.