Im SF-Horrorfilm Alien – Das unheimliche Wesen aus einer fremden Welt (1979) spielte Cartwright die Rolle von Lambert, dem neben Ellen Ripley (Sigourney Weaver) zweiten weiblichen Besatzungsmitglied des Raumschiffes Nostromo. Für diese Rolle gewann sie im Jahr 1980 den Saturn Award und wurde 2004 für den DVD Exclusive Award nominiert. Für ihre Rolle in der Horrorkomödie Die Hexen von Eastwick (1987) wurde sie 1988 für den Saturn Award nominiert. In den Jahren 1998 und 1999 trat sie in einigen Folgen der Fernsehserie Akte X auf, wofür sie in beiden Jahren für den Emmy Award nominiert wurde. Im Jahr 2005 gewann sie für ihre Rolle in der Komödie Straight-Jacket (2004) den Glitter Award. Außerdem ist sie auf dem Cover der Single der Scissor Sisters von I don't feel like dancing zu sehen.
Cartwright ist mit dem Regisseur Richard Compton verheiratet und hat ein Kind. Ihre Schwester ist die Schauspielerin Angela Cartwright.
Filmografie (Auswahl)
1958: Hölle, wo ist dein Schrecken (In Love and War)