Watts llevaba más de diez años como actriz cuando la crítica la descubrió en Mulholland Drive. Su trabajo en el premiado film de Lynch la erigió como nueva promesa de Hollywood y le abrió las puertas a películas como The Ring o 21 gramos. Naomi nació en Inglaterra, pero a los 14 años se trasladó a Australia. Empezó a estudiar interpretación mientras iba al colegio y siendo aún adolescente dio sus primeros pasos como actriz. Debutó en el cine en 1986 con un film romántico, For Love Alone. Cinco años después llegó su primer papel importante en La primera experiencia, donde coincidió con una todavía desconocida Nicole Kidman Tras un primer contacto con Hollywood en Matinee, en los años siguientes participó en diferentes telefilms y películas menores, como Tank Girl o Más fuerte que su destino. Su gran oportunidad llegó cuando David Lynch la fichó para el que debía ser el episodio piloto de una serie de televisión para la ABC, Mulholland Drive. Aunque la cadena canceló el proyecto, éste tiró adelante en forma de largometraje. La película triunfó en Cannes 2001: Watts recibió elogios y premios por su trabajo, y su nombre empezó a sonar en Hollywood como nueva promesa del cine. Ese mismo año, Naomi produjo y protagonizó el corto Ellie Parker, que compitió en el Festival de Sundance y le valió el premio a la mejor actriz de cortometraje. El éxito de Mulholland Drive le permitió en adelante escoger proyectos más atractivos. En 2002 fue la protagonista de The Ring, el remake "made in Hollywood" de un film de terror japonés que había triunfado en taquilla. Con él volvió a conseguir buenas críticas y éxito comercial. Poco después pudimos verla en la comedia romántica de James Ivory Le Divorce, junto a Kate Hudson y en el film de humor Funerarias S.A., junto a Alfred Molina y Christopher Walken. En 2003, Ned Kelly protagonizó junto a Sean Penny Benicio del Toro el drama 21 gramos, que le valió una nominación al Oscar a la mejor actriz protagonista. Otros títulos de su filmografía son El gran mar de los Sargazos, Conducta inmoral, The Custodian, Persons Unknown, A House Divided, Rabbits (de nuevo con Lynch), Ned Kelly o The Kelly Gang. En TV, ha participado en diferentes telefilms y miniseries.