Narodila v New Yorku bývalému prezidentovi televizní společnosti NBC Sylvesteru „Patu“ Weaverovi a anglické herečce Elizabeth Inglisové. V osmnácti letech byla v rámci dobrovolnického projektu v izraelském kibucu. Roku 1972 vystudovala bakalářský obor na Stanford University, o dva roky později magisterský obor na Yale University. V roce 1984 se provdala za divadelního režiséra Jima Simpsona.

Zpočátku své kariéry spolupracovala s Woodym Allenem. Přelomovou rolí se však pro ni stala postava Ellen Ripleyové ve filmu Vetřelec (1979) a v následujících třech dílech této série.

Třikrát byla nominována na Oscara (1986 – Vetřelci, 1988 – Podnikavá dívka a Gorily v mlze). Za role v komedii Podnikavá dívka a v dramatu Gorily v mlze získala Zlaté glóby.