Carrie-Anne Moss kommt aus dem kanadischen Bundesstaat British Columbia. Zunächst sah es so aus, als würde sich ihr Steckbrief in eine ganz andere Richtung entwickeln, denn bereits als Schülerin war Carrie-Anne Moss als Model so erfolgreich, dass sie nach der Highschool nach Europa ging. Doch dann kam alles anders: 1991 bekam sie in Barcelona eine Rolle in der Fernsehserie "Die Verschwörer", einer spanisch-amerikanischen Koproduktion.
Nachdem sie durch den Serien-Dreh nach Los Angeles kam, gefiel es Carrie-Anne Moss dort so gut, dass sie dauerhaft blieb. Obwohl die Schauspielerin bereits mehrere Rollen in Filmen und am Theater ergattern konnte, ging sie noch an die "American Academy of Dramatic Arts", um Schauspielerei zu studieren. In den darauffolgenden Jahren war die Schauspielerin in Serien wie "Matrix" (1993), "Baywatch", "Model Inc." (beide 1994) und "Viper" (1997) zu sehen.
Die Schauspiel-Karriere von Carrie-Anne Moss bekam aber richtig Aufwind, als sie 1999 die weibliche Hauptrolle der Trinity im Filmhit "Matrix" von den Wachowski-Brüdern bekam. Auch in den Fortsetzungen "Matrix Reloaded" und "Matrix Revolutions" (beide 2003) spielte sie neben Keanu Reeves. Für ihre Rolle musste sie monatelang Kung-Fu in Hongkong lernen, obwohl sie ursprünglich aufgrund ihrer bereits vorhandenen Karate-Kenntnisse genommen worden war.
Nach dem Erfolg von "Matrix" konnte sich die Schauspielerin über viele weitere Rollen freuen. Carrie-Anne Moss war unter anderem in Filmen wie "Memento" (2000), "Red Planet" (2000), "Suspect Zero" (2004) und "Snow Cake" (2006) zu sehen. Mit dem Schauspieler Steven Roy, den sie 1999 ehelichte, bekam Carrie-Anne Moss zwei Söhne und eine Tochter.