Amy Lou Adams, Vicenza, Veneto, İtalya'da Amerikalı Kathryn (Hicken) ve o sırada İtalya'daki Caserma Ederle'de görevli bir ABD askeri olan Richard Kent Adams çiftinin çocuğu olarak dünyaya geldi. Colorado, Castle Rock'ta yedi çocuklu Mormon bir ailede büyüyen Adams'ın soyunda İngilizcenin yanı sıra az miktarda Danimarka, İsviçre-Almanya ve Norveç kökenleri de bulunmaktadır.Adams, Douglas County Lisesi'nde okul korosunda şarkı söylemiş ve balerin olma hevesiyle yerel bir dans şirketinde çırak dansçı olarak çalışmıştır. Ancak, Boulder's Dinner Theatre ve Country Dinner Playhouse'da "Brigadoon" ve "A Chorus Line" gibi yapımlarda dansçı olarak iş bulmadan önce The Gap'te karşılama görevlisi ve Hooters hostesi olarak çalıştı. Orada Minneapolis'li bir akşam yemeği tiyatrosu yönetmeni tarafından fark edildi ve daha fazla bölgesel akşam yemeği tiyatrosu çalışması için Chanhassen, Minnesota'ya taşınmasını istedi.Dans etmesini engelleyen bir kas çekilmesi nedeniyle, Minnesota yakınlarında çekilen Drop Dead Gorgeous (1999) filminde bir rol için seçmelere katılabildi. Çekimler sırasında Kirstie Alley onu Los Angeles'a taşınmaya teşvik etti ve kısa süre sonra filmin Fox televizyon versiyonu Seks oyunları'nda (1999) Sarah Michelle Gellar'ın oynadığı "Kathryn Merteuil" rolünü kazandı. Üç bölüm çekilmesine rağmen, sorunlu dizi hiçbir zaman yayınlanmadı. Bunun yerine, bölümlerin bir kısmı bir araya getirildi ve doğrudan videoya çekilen Cruel Intentions 2 (2000) olarak yayınlandı. Daha fazla başarısız televizyon spotundan sonra, Sıkıysa Yakala'da (2002) Leonardo DiCaprio ile birlikte oynayarak önemli bir rol aldı. Ancak bu, umduğu atılımı sağlayamadı ve yaklaşık bir yıl boyunca hiçbir iş teklif edilmedi. Sonunda televizyona döndü ve kısa ömürlü Dr. Vegas (2004) dizisine katıldı. 21 günde çekilen düşük bütçeli bağımsız film Junebug'daki (2005) rolü, En İyi Yardımcı Kadın Oyuncu dalında Akademi Ödülü adaylığı ve diğer ödüller de dahil olmak üzere gerçek anlamda dikkatleri üzerine çekti. Ertesi yıl, geniş gözlü bir Disney animasyon kahramanı gibi görünme yeteneği, animasyon / canlı aksiyon uzun metrajlı filmi Manhattan'da sihir'deki (2007) "Giselle" rolü için seçmelere katılan yaklaşık 300 aktris arasından seçilmesine yardımcı oldu ve bu onun en büyük çıkış rolü olduğunu kanıtlayacaktı. Hayat dolu ama masum rolü şarkı söyleme ve dans etme yeteneklerini kullanmasına olanak sağladı. Adams daha sonra Charlie Wilson'ın Savaşı (2007) adlı büyük prodüksiyonda yer aldı ve 2008 Sundance Film Festivali'nde prömiyeri yapılan Günışığı Temizleme Şirketi (2008) adlı bağımsız filmde oynamaya devam etti. Şüphe (2008) filmindeki "Sister James" rolü ona En İyi Yardımcı Kadın Oyuncu dalında ikinci Akademi Ödülü adaylığının yanı sıra Altın Küre, Screen Actors Guild ödülü ve İngiliz Akademi Film ödülü adaylıkları getirdi. Müzede Bir Gece 2: Smithsonian Savaşı (2009) filminde Amelia Earhart rolünde ve Julie & Julia (2009) filminde 11 Eylül sonrası yardım hattı danışmanı, hevesli yazar, amatör aşçı ve blog yazarı olarak yer aldı. 2010'ların başında Muppets, Dönüş (2011) filminde Jason Segel ile, Paul Thomas Anderson'ın Usta (2012) filminde Philip Seymour Hoffman ile ve Hayatımın Atışı (2012) filminde Clint Eastwood ve Justin Timberlake ile birlikte rol aldı. Çelik Adam (2013) filminde muhabir Lois Lane'i ve Düzenbaz (2013) filminde dolandırıcı Sydney Prosser'ı canlandırdıktan sonra Tim Burton'ın biyografik filmi Büyük Gözler'de (2014) gerçek hayattaki sanatçı Margaret Keane'i canlandırdı.2016 yılında Batman ve Superman: Adaletin Şafağı (2016) filminde Lane rolünü tekrarladı ve Denis Villeneuve'ün bilim kurgu draması Geliş (2016) ve Tom Ford'un karanlık gerilim filmi Gece Hayvanları (2016) filmlerinde başrol oynadı. 2018 yılında, biyografik drama Vice'taki Lynne Cheney rolüyle altıncı Oscar adaylığını elde etti: Gölge Adam (2018) filminde Dick Cheney rolündeki Christian Bale'in karşısında oynayarak altıncı kez Oscar'a aday gösterildi.