Mira Sorvino s-a nascut in Tenafly, New Jersey, USA, la data de 28 septembrie 1967, fiind fiica lui Lorena Davis si a lui Paul Sorvino. Si el un cunoscut actor al cinematografiei americane, acesta si-a sfatuit fiica sa nu urmeze actoria. Mira, fiind o tanara inteligenta, o cititoare pasionata, a studiat la Harvard, a invatat limba chineza, a absolvit in 1989 cu o teza despre criteriile de rasa si conflictele din China. Ca adolescenta a aratat un interes despre industria cinematografica si se muta la New York si isi incearca talentul in actorie.
La inceput lucreaza ca chelnerita, ca apoi sa ajunga sa lucreze in campania de productie a lui Robert DeNiro. In 1990 ajunge sa joace intr-un film de televiziune, ca apoi in 1993 debuteaza pe marile ecrane in filmul" Amongst Friends". Cu acest rol ea si-a facut intrarea in cinematografie si a atras asupra ei atentia, ca apoi sa obtina roluri in filmul "Barcelona" din 1994, si in "Quiz show". In 1995 ea primeste un oscar pentru prestatia ei din filmul lui Woody Allen, si anume "Mighty Aphrodite", unde interpreteaza rolul unei prostituate. In 1996 joaca in "Beautiful Girls" alaturi de Uma Thurman si Matt Dillon in rolul lui Sharon Cassidy, ca apoi in 1997 sa aiba rolul dr.Susan Tyler in filmul de groaza "Mimic". Rolul care a facut-o cunoscuta a fost cel din 1997 unde a jucat alaturi de Lisa Kudrow in comedia "Romy si Michele's high school reunion". In 1998 joaca in "The Replacement Killers" alaturi de Yun-Fat Chow, unde este Meg Coburn, o falsificatoare de documente cu un cazier impresionant.
Mira face roluri impresionante in filme care isi lasa amprenta asupra cinematografiei, dovada fiind si filmul din 2005 "Human Trafficking"unde joaca alaturi de Donald Sutherland, in care face un rol nemaipomenit. In 2006 apare in trillerul "Covert One", ca apoi sa aiba un rol secundar in "Reservation Road", unde joaca alaturi de Joaquin Phoenix. In prezent este casatorita Christopher Backus si impreuna au doi copii.