Née aux Bermudes, où son père était chargé de la formation des policiers, elle vient habiter Huddersfield
Lena Headey est diplômée de l'English Rose School of Acting. Elle a été remarquée pour la première fois dans le film Waterland
Elle est ensuite appelée à jouer dans Les Vestiges du jour
Elle a aussi joué dans le téléfilm Merlin et dans Onegin où elle était la sœur de Liv Tyler, ainsi que dans plusieurs autres films tels que : Fausses rumeurs, Aberdeen, The Actors, ...
On a également pu la voir dans Les Frères Grimm, où elle est accompagnée de Matt Damon et de Heath Ledger.