Родилась в семье профессора Колумбийского университета, специалиста по восточным религиям и в прошлом буддийского монаха Роберта Турмана, а её мать Нена (в девичестве фон Шлеебрюгге), известнейшая шведская модель своего времени, ныне психотерапевт по профессии, некогда недолгое время была замужем за Тимоти Лири. Отец Нены — немец, а мать — шведка.

Уму назвали в честь индуистской богини. Кроме того, с санскрита имя актрисы переводится как «не страдать». В 9 лет Ума стеснялась своего необычного имени, предпочитая называть себя Дайаной. Позднее она смирилась со своим именем и даже стала им гордиться. Во всяком случае до тех пор, пока не побывала в Японии. Там она заметила, что обитатели Страны восходящего солнца стесняются называть её по имени. Выяснилось, что «ума» по-японски означает «лошадь».

Причудливое имя, означающее «дарующая блаженство», дал Уме её отец Роберт Турман — личность во всех отношениях примечательная. Обычно считается, что он стал первым американцем в истории, постриженным в буддийские монахи лично Далай-Ламой. Монашеская жизнь Роберта Турмана в США подверглась серьёзному испытанию, он вернул обеты, закончил университет и ныне преподает на религиозном факультете Колумбийского университета. Мать Умы имеет не менее оригинальную биографию. Шведка по национальности, она, приехав в Америку, жила среди хиппи и даже ненадолго вышла замуж за легендарного идеолога контркультуры, исследователя действия психоделических препаратов Тимоти Лири. Сегодня Нена Турман — вполне респектабельный психотерапевт.

Актёрская карьера Умы заладилась не сразу. Приехав в Нью-Йорк, Ума работала посудомойкой и пыталась пробиться в фотомодели. По-настоящему её заметили только после эпизодической роли в фантастическом фильме Терри Гильяма «Приключения барона Мюнхгаузена». В одной из сцен Гильям спародировал картину Боттичелли «Рождение Венеры». Венерой, разумеется, была Ума Турман.

Но истинная слава пришла к ней после фильма «Генри и Джун», где она сыграла жену писателя Генри Миллера. Поразивший своей откровенностью пуританскую американскую цензуру фильм получил прокатный рейтинг — порнография (потом он был заменен на промежуточный NC-17), а Ума Турман удостоилась прозвища «секс-символ для интеллектуалов». «Сексуальность всегда была важнейшей составляющей искусства, — считает Ума. — Актёр, который хочет точно изобразить своего героя, должен учитывать, что сексуальность — существенная часть любого образа».

Сексуальность Умы сразила и Квентина Тарантино, который, по легенде, дал ей роль в «Криминальном чтиве», как только увидел её большие ступни. Экстравагантный Квентин был убеждён, что большие ступни у женщины — это очень сексуально. Благодаря «Чтиву» Ума впервые в жизни номинировалась на «Оскар» и окончательно закрепилась в статусе звезды. 7 февраля 2006 года Ума Турман награждена французским Орденом искусств и литературы.

В 1990—1992 годах Ума была замужем за актёром Гэри Олдменом (род.1958).

В 1998—2005 годах Ума была замужем за актёром Итаном Хоуком (род.1970). В этом браке Турман родила двоих детей — дочь Майю Рэй Турман-Хоук (род.08.07.1998) и сына Левона Роэна Турмана-Хоука (род.15.01.2002).

В 2007—2014 годах Ума состояла в фактическом браке с финансистом Арпадом Бюссоном (англ.)русск. (род. 1963). В этих отношениях Турман родила своего третьего ребёнка и вторую дочь — Розалинд Арушу Аркадину Алталун Флоренс Турман-Бюссон (род. 15.07.2012).