Mischa Anne Marsden Barton est une actrice de nationalités britannique, irlandaise et américaine, née à Londres, fille de Paul Marsden Barton et de Nuala Quinn.
Elle nait à Hammersmith, à l'Ouest de Londres, d'une mère irlandaise photographe, Nuala Quinn et d'un père britannique courtier de change, Paul Marsden Barton. Le grand-père du côté maternel de Mischa enseignait le gaélique irlandais à l'Université de Belfast. Elle a deux sœurs : la cadette Hania et l'aînée Zoe, juriste à Londres. Elle déménage à New York aux États-Unis à l'âge de quatre ans.
À 9 ans, elle obtient son premier rôle dans une pièce de théâtre, et tourne son premier film. Elle participe aux blockbusters Coup de foudre à Notting Hill et Sixième Sens. Mischa donne la réplique à Jennifer Jason Leigh et Drew Barrymore dans Skipped Parts. En 2001, elle est prise pour jouer dans Rebelles et Julie Johnson, les deux films sont présentés au festival de Sundance.