Durant son enfance, elle déménage plusieurs fois mais passe la plupart de son temps à Miami en Floride où elle a étudié à l’American Heritage School. À l'âge de dix ans, elle passe un an au Brésil[3]. En mai 2016, elle est diplômée de la Tisch School of the Arts, l'une des écoles de l'université de New York[4],[5].
En 2016, Camila obtient son premier travail en tant qu'actrice en jouant dans une pub pour Ikea[6].
En , elle rejoint la distribution du pilote de Riverdale, une série adaptée des personnages de comics du célèbre éditeur Archie Comics, pour interpréter Veronica Lodge[7], la fille de Hiram et Hermione Lodge et la petite amie de Archie. En , alors qu'elle vient d'être diplômée, la série est officiellement commandée[8]. Elle est diffusée depuis le sur le réseau The CW[9]. Pour ce rôle, elle sera récompensée dans la catégorie "Voleur de vedette préféré dans un film ou une série télévisée" lors de la 19e cérémonie des Teen Choice Awards[10].
Du au , elle est en couple avec l'acteur Charles Melton, rencontré sur le tournage de la série télévisée Riverdale[17],[18]. Le , ils annoncent qu'ils se sont séparés[19],[20].
Durant l’année 2020, elle est en couple avec le photographe Grayson Vaughan.
Depuis l’été 2022, Camila partage la vie du youtubeur Rudy Mancuso.
Elle révèle lors d'une interview pour le magazine Shape, être atteinte de boulimie depuis son adolescence[21] : « J’ai souffert de boulimie. Ça a commencé au lycée et après lorsque j’étais à la fac. Puis, ça a repris lorsque j’ai commencé à faire ce métier. À cause des essayages permanents et de me voir à l’écran »[22].
↑D’accendances portugais et Italien (pt-BR) « Atriz 'brasileira' da série Riverdale diz que adoraria fazer novela », G1, (lire en ligne, consulté le )
↑ a et b(en) « There’s A New Bad Girl In Town », BuzzFeed, (lire en ligne)
↑(en) Jude Dry, « The New Romantic Trailer: Camila Mendes and Jessica Barden Are Sugar Babies in Young Adult Rom-Com », IndieWire, (lire en ligne, consulté le )
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