Die Eltern von Yvonne Strahovski wanderten kurz vor ihrer Geburt von Polen nach Australien aus. Strahovski interessierte sich schon früh für das Theater und erhielt mit 12 Jahren ihren ersten Schauspielunterricht. Nachdem sie 2003 ihren Bachelor-Abschluss für darstellende Kunst am renommierten Theatre Nepean der University of Western Sydney gemacht hatte, spielte sie einige Zeit in Theaterstücken mit.
Es folgten Gast- und Nebenrollen in einigen australischen Fernsehserien und dem britischen Spielfilm Gone. Sie zog kurz vor ihrer Besetzung für die Serie Chuck in die Vereinigten Staaten.2009 war sie neben Will Patton im Film The Canyon erstmals in einer Hollywood-Kinoproduktion zu sehen. 2010 und 2012 lieh sie der Figur Miranda Lawson im Spiel Mass Effect 2 und dessen Fortsetzung Mass Effect 3 Stimme und Aussehen. Von 2012 bis 2013 übernahm sie in der Fernsehserie Dexter die Rolle der Hannah. In der neunten Staffel der Erfolgsserie 24, 24: Live Another Day, spielte sie 2014 eine der Hauptrollen als CIA-Agentin Kate Morgan. 2017 hat Strahovski ihren langjährigen Lebenspartner Tim Loden geheiratet.2018 wurde sie Mutter eines Sohnes.
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