Отец Камерон Диас — кубинец, мать — немка. Сама Камерон мечтала стать зоологом, пока в 16-летнем возрасте не встретила на одной из вечеринок фотографа Джефа Дюнасса, который привел ее в модельное агентство Elite. Карьера модели развивалась стремительно. Диас стала регулярно появляться на обложках модных журналов. Снялась в рекламе Coca-Cola и Levis.
В 1990 году у нее завязался роман с продюсером Карлосом де Ла Торре. Это в итоге привело ее на съемочную площадку. Ее дебютный фильм — кинокомедия «Маска», вышла на экраны в 1995 году. Роль певицы из ночного клуба, в которую влюблен главный герой — скромный банковский служащий Стэнли Ипкисс (Джим Керри) , сделала Камерон Диас знаменитой.
Вслед за «Маской» последовала череда других успешных ролей и фильмов: «Все без ума от Мэри» (1998) , «Ангелы Чарли» (2000) , «Ванильное небо» (2001) и другие.