Морі народилася у місті Наґоя, Японія. У віці 12 років вона разом із сім'єю переїхала до Англії. Коли їй було 15 років, батько був вимушений повернутися назад до Японії, і перед нею постав вибір, чи поїхати з батьком на батьківщину, чи залишитися у Лондоні. Вона вирішила залишитися в Англії, оскільки хотіла завершити навчання у школі.[4] Вона отримала освіту у Королівській школі Рассела. Її батько згодом відкрив для неї банківський рахунок та сказав їй знайти собі місце для проживання. Морі пізніше заявляла, що такий ранній початок самостійного життя зрештою допоміг їй стати вольовою людиною.
Перш ніж стати акторкою, вона хотіла зробити кар'єру співачки.[5]
У 1993—1994 роках Морі виконувала роль працівниці приймального відділення Міє Нішікава у медичному серіалі Нещасний випадок. Після цього вона знялася у фільмах Світ Спайс (1997) та Гармидер (1999), а також виконала головну роль у фільмі Час минає (2000). Також Наоко Морі взяла участь у серіалах Thief Takers (1997), Суддя Джон Дід (2001), Примари (2002), Стюардеси (2003)[6] та Паверс (2004).[7] У 1995 році вона виконала роль японського хакера у фільмі Хакери. 2005 року Морі отримала головну роль у документальній драмі каналу BBCХіросіма, присвяченій бомбардуванню Хіросіми і Наґасакі. Також вона озвучила злодійку Мей Хем у грі Perfect Dark Zero.
У 2005 році Морі отримала незначну роль доктора Сато у серіалі Доктор Хто (епізод «Прибульці в Лондоні». Продюсер Рассел Девіс звернув увагу на неї та вирішив повернути її персонаж на постійній основі у спін-оффДоктора Хто — серіал Торчвуд.[8] Персонаж Морі Тошіко Сато була членом команди Торчвуду проятгом двох сезонів, але її було вбито в останньому епізоді другого сезону.
↑グローバルキャスティング： 映画・テレビドラマ・CMのオーディション・エキストラ募集情報 [Global Casting: Movies; Television Drama; CM Auditions; Extras Recruitment Information] (япон) . Global Casting. Архів оригіналу за 17 жовтня 2006. Процитовано 6 лютого 2013.
