Эстер Джудит Роуз Бирн родилась в Балмейне, пригороде Сиднея, Новый Южный Уэльс, Австралия. Из семьи ирландского и шотландского происхождения. Мать, Джейн Бирн, работает администратором в начальной школе, отец, Робин Бирн — маркетолог. Уже с восьми лет она начала брать уроки актёрского мастерства в Австралийском молодёжном театре. До поступления в колледж Брэдфилда в Кроуз Нест Роуз посещала среднюю школу в Балмейне. Затем была учёба в колледже и Университете Сиднея. В 1999-ом она начала учиться в Атлантическом театре Дэвида Мамета и Уильяма Мейси.

У Роуз есть старший брат Джордж Бирн и две старшие сестры Элис Бирн и Люси Бирн. Все четверо так или иначе задействованы в сфере искусств: брат стал фотографом, одна из сестёр — художником, а другая работает в издательской фирме Лондона.

Хотя оба родителя Роуз атеисты, сама себя она считает агностиком.

Свою первую роль в фильме «Кукла Даллас» (1994) актриса получила в двенадцать лет; в дальнейшем она сыграла в целом ряде австралийских телесериалов, вроде «Школы разбитых сердец» (1994), «Точка Эхо» (1995) и картине «Пальцы веером» с Хитом Леджером. Далее были роли в фильмах «Свидание» (1999), «Снова в колледж» (2000) и роль слепой девушки в «Богине 1967 года» (2000), за который она получила женский кубок Вольпи на Венецианском кинофестивале в 2000 году. В то же время Бирн получила эпизодическую роль в полицейском сериале «Зов убийцы» (1997); параллельно она играла и на сцене — в частности, ею исполнялась одна из главных ролей в классической чеховской постановке «Три сестры».

Бирн принимала участие в съемках клипа на сингл Даррена Хейза «I Miss You» и сыграла главную роль в клипе австралийского музыканта Алекса Ллойда на его сингл «Black The Sun»; она же украсила собой обложку этого сингла. В это же время ей достался контракт на съемку телерекламы для Sony.

В 2002 году Бирн впервые снялась в голливудской картине; дебютом её была роль Дорми, служанки героини Натали Портман в фильме Джорджа Лукаса «Звёздные войны. Эпизод II: Атака клонов»; в том же году актриса снялась в картине «Город призраков» с Мэттом Диллоном.

За год до этого Роуз навестила Великобританию — там она снялась в проекте Тима Файвелла «Я захватила замок». В 2003 году Бирн снялась в качестве Розы Мортмейн, старшей сестры Кассандры, персонажа Ромолы Гэри. Также в 2003 году актриса успела принять участие в съёмках трёх австралийских картин — «Ночь, которую мы назвали днём» с Мелани Грифитт и Денисом Хоппером, «Неисправимый оптимист» с Беном Ли, эта работа принесла ей звание «Лучшей актрисы» по версии Австралийского киноинститута.

В 2004 году Бирн сыграла троянскую жрицу, похищенную Ахиллесом во время Троянской войны в эпическом фильме «Троя». Со своим коллегой по фильму, Питером О’Туллом, актриса вновь встретилась в телепроекте «Казанова» (2005). Бирн также появляется в фильме Денни Грина «Обитатели» (2005), по мотивам романа Бернарда Малмута, а также в фильме «Одержимость» (2005), где она сыграла Алекс, женщину, которая манипулирует героем Джоша Хартнетта, чтобы разлучить его с его возлюбленной.

В 2006 году Роуз пригласили на роль Габриэль де Поластрон в картину Софии Копполы «Мария-Антуаннета». Интересно, что Роуз и Коппола исполняли одну роль в «Звёздных войнах»: Дорме, служанку Падме. София в первом эпизоде («Звёздные войны: Эпизод I — Скрытая угроза»), Роуз во втором («Звёздные войны: Эпизод II — Атака клонов»).

В 2007 году она сыграла в научно-фантастическом триллере Дэнни Бойла «Пекло», комедийной драме «Свежезахороненные» и в постапокалиптическом фильме ужасов «28 недель спустя».

В 2008 году Роуз исполнила главную роль в криминальной мелодраме «Мягкий удар». В следующем году она отметилась появлением в таких фильмах, как «Знамение», где её партнёром по съёмочной площадке был Николас Кейдж, и мелодраме «Адам».

В 2010 году Роуз сыграла в фильме «Побег из Вегаса».

В 2011 году она исполнила роли Мойры МакТаггерт в фильме «Люди Икс: Первый Класс», Рене в фильме «Астрал» и Хелен Харрис в фильме «Девичник в Вегасе».

В 2012 году Роуз снялась в короткометражке «Убытки» и фильме «Место под соснами», а в фильме «Единство» выступила в качестве рассказчика.

Бирн на протяжении двух лет была лицом компании «Max Factor» (2004—2006 гг.).

В своих фильмах Роуз использовала несколько различных акцентов: австралийский, британский, американский, и канадский.

В 2007—2012 годах Бирн снималась в сериале «Схватка».

Роуз встречалась с Грегором Джорданом, австралийским писателем и режиссёром, который снял её в своей картине «Пальцы веером». Затем был роман также с австралийским писателем, режиссёром и актёром Бренданом Коуэллом. Их отношения продлились около шести лет, при этом большую часть времени, в связи с издержками профессий, им приходилось находиться вдали друг от друга, часто на разных континентах. Пара распалась в январе 2010 года.

С осени 2012 года Роуз встречается с актёром Бобби Каннавале.