Elle naît dans le quartier de Westminster à Londres, de Lynn Louisa (née Woodruff), un mannequin et de l’acteur Sam Waterston. Elle a une sœur également actrice, Elisabeth Waterston, et un frère réalisateur, Graham Waterston ; son demi-frère James Waterston est aussi acteur.
Elle est diplômée de l'université de Loomis Chaffee School (en) en 1998. Elle a obtenu son baccalauréat en beaux-arts à Tisch School of the Arts à New York.
L'actrice annonce sa première grossesse en novembre 2018, lors de l’avant-première londonienne du film Les Animaux fantastiques : Les Crimes de Grindelwald5. Elle donne naissance à un fils au printemps 2019.
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