Urodziła się w Phoenix w stanie Arizona, niedługo po tym jej rodzina przeprowadziła się do Tulsa w Oklahomie. Tam uczęszczała do szkoły Booker T. Washington High School. W świat mody wstąpiła mając 15 lat, kiedy to jej matka zapisała ją do agencji modelek "Lindy Layman". Niedługo potem pojawiła się na okładkach wielu znanych magazynów i zaczęła występować w reklamach takich firm jak Louis Vuitton, Calvin Klein oraz Versace. Została również zaangażowana do roli prowadzącej "House of Style" dla stacji MTV. Karierę filmowa rozpoczęła od małej roli w komedii "Drop Back Ten". Rok później dostała dosyć ważną rolę w filmie "What Lies Beneath" obok takich sław jak Harrison Ford i Michelle Pfeiffer. Pojawiła się również obok Nicolasa Cage'a w "The Family Man". W 2003 zagrała role w filmie reżyserowanym przez Dannego DeVito. Rok później zagrała w "Raising Helen". Jednak na sukces musiała czekać do 2005 roku gdzie wystąpiła w "Hitchu", który okazał się kasowym hitem. Została zauważona przez krytyków, którzy ocenili jej grę na wysokim poziomie. Po sukcesie nie musiała długo czekać na kolejne. Dostała drugoplanową role w "Transporterze 2" obok Jasona Stathama. W 2007 roku dostała główna rolę w horrorze "Dead Silence", który został krytycznie odebrany przez publiczność jak i krytyków i okazał się kompletną klapą. W tym roku pojawiła się jeszcze w "Premonition". Zaś ostatnio można ją było zobaczyć u boku Jackie Chana w komedii "The Spy Next Door". W życiu prywatny poślubiła w 1994 roku Hervé Le Bihan, którego poznała na sesji zdjęciowej Calvina Kleina. Jednak zaledwie po 2 latach doszło do rozwodu. Obecnie jest żoną Chipa McCawa, amerykańskiego siatkarza kadry narodowej, który występował na olimpiadzie w Sydney. W 2000 roku urodziła syna Audena. Aktywnie wspiera szpital St. Jude Research oraz fundacje Nina Hyde Foundation, na rzecz kobiet walczących z rakiem piersi. Amber Valletta posiada troje przyrodnich braci i sióstr. Jest wegetarianką o wymiarach 34B-23-35.