Rhona Mitra ist die Tochter des indisch-/englischstämmigen Anthony und der Irin Nora Mitra, die sich 1984 scheiden ließen. Sie wurde im Londoner Stadtteil Paddington geboren. Ihre Karriere begann sie mit kleineren Fernseh- und Bühnenrollen und als Moderatorin einiger britischer Sendungen. Große Bekanntheit erlangte sie als Live-Model der Figur Lara Croft aus dem Computerspiel Tomb Raider. Zwischendurch belegte sie Schauspielunterricht, den sie aber nach einem Jahr abbrach.
1999 veröffentlichte Mitra unter dem Titel Lara Croft: Female Icon ein von David A. Stewart (Eurythmics) produziertes Album.
In der Fernsehserie Party of Five stand sie für zwölf Episoden als Holly Marie Beggins vor der Kamera. Im gleichen Jahr verkörperte Mitra die Königstochter Kyra in dem Fantasyfilm Beowulf. In dem Film geht sie eine Beziehung mit Beowulf, der von Christopher Lambert dargestellt wird, ein.
In dem Fernsehfilm Spartacus spielte sie die Rolle Varinia neben Alan Bates. In der dritten Staffel der Dramaserie Nip/Tuck – Schönheit hat ihren Preis erhielt Mitra für fünf Folgen die Nebenrolle der Kit McGraw. In dem Mysterythriller Number 23 von Joel Schumacher spielte sie die Studentin Laura Tollins, die seit ihrem 23. Lebensjahr vermisst und von Walter Sparrow (Jim Carrey) getötet wurde. Im selben Jahr spielte sie an der Seite von Mark Wahlberg und Danny Glover in dem Action-Thriller Shooter von Antoine Fuqua die FBI-Agentin Alourdes Galindo.
In dem britischen Science-Fiction-Film Doomsday – Tag der Rache verkörperte Rhona Mitra die Hauptfigur Eden Sinclair neben Bob Hoskins als Bill Nelson. Im Jahr 2009 verkörperte sie in Underworld – Aufstand der Lykaner die Tochter Sonja des Vampirs Viktor (dargestellt durch Bill Nighy), die sich auf eine Liebesbeziehung mit dem Lykaner Lucian einlässt und von ihm schwanger wird. In der Fernsehserie The Gates war sie als Vampirin Claire Radcliff zu sehen. Von 2014 bis 2015 spielte sie eine Hauptrolle in der Serie The Last Ship.
Filmografie
1995: Ghostbusters of East Finchley (Fernsehserie, Folge 1x05)
1996: The Bill (Fernsehserie, Folge 12x06 Outer)
1997: Lust for Glorious (Fernsehfilm)
1997: The Man Who Made Husbands Jealous (Fernsehminiserie)
1998: Aladdin und der Wunderknabe (A Kid in Aladdin’s Palace)