Davisová sa narodila v meste Boulder v štáte Colorado. Jej rodičia sa rozviedli keď bola Davisová ešte dieťa. Bola vychovaná nevlastným otcom, Keithom Davisom, ktorý si ju neskôr osvojil. Jej matka Dorothy sa za Davisa neskôr vydala. Z otcovej strany má Davisová tri nevlastné sestry. So svojimi rodičmi vyrastala v Južnej Karolíne, kde jej nevlastný otec pôsobil ako učiteľ psychológie na miestnej univerzite.
V roku 1994 účinkovala v niekoľkých televíznych seriáloch, ako napríklad Dr. Quinnová či Pohotovosť. V roku 1995 na seba upútala v televíznom seriáli Melrose Place, kde stvárnila negatívnu postavu, Brooke Armstrong Campbell. V nasledujúcom roku mala hosťujúcu úlohu v televíznom seriáli Seinfeld.
V roku 1998 sa pridala k hereckému obsadeniu televízneho seriálu Sex v meste, kde stvárnila postavu Charlotte York. Svoju televíznu postavu stvárnila až do úplného konca seriálu, v roku 2004. Spolu s jej hereckými kolegyňami zo seriálu (Sarah Jessica Parker, Kim Catrall a Cynthia Nixon) bola ocenená cenou Lucy Award. Tiež získala nomináciu na cenu Emmy Award a Zlatý glóbus. V roku 2000 sa objavila v jednej epizóde televízneho seriálu Priatelia.
V roku 2005 si zahrala v menej úspešnom filme Roberta Rodrigueza, Dobrodružstvá na planéte detí a o rok neskôr sa objavila po boku Tima Allena v komédii Môj manžel je chlpatý pes.
Spoločne s jej hereckými kolegyňami, zo seriálu Sex v meste, sa objavila vo filmovej adaptácii, ktorá vyšla v roku 2008. Nakoľko film bol úspešný, natočil sa aj druhý diel, Sex v meste 2, ktorý mal premiéru v roku 2010.
V roku 2014 stvárnila jednu z hlavných postáv v nie veľmi úspešnom televíznom seriáli, Mrcha učiteľka. V roku 2021 sa objavila po boku Dermota Mulroneya, v dráme Deadly Illusion. Film získal priemerné hodnotenie.
Súkromný život
V roku 2011 si Davisová adoptovala dcéru Gemmu Rose a v roku 2018 si adoptovala syna Wilsona. Žije v časti Brentwood v Los Angeles.
V minulosti bola na liečení pre alkoholikov. Tiež dodala, že alkohol jej pomohol odhaliť samu seba, nakoľko v detstve bola veľmi utiahnutá a hanblivá.
Filantropia a uznanie
Davisová je globálnym veľvyslancom spoločnosti Oxfarm.Často cestuje po lokalitách ako Haiti, Mozambik a Južná Afrika. Davisová v roku 2010 získala cenu Wyler Award, ktorá je udeľovaná celebritám alebo verejným osobám, ktoré upozornia na témy týkajúce sa zvierat. Je patrónkou organizácie David Sheldrick Wildlife Trust, ktorá sa zaoberá ochranou slonov a inej divokej zveri v Keni.