Nació el 29 de abril de 1970 en Boston, Massachusetts (Estados Unidos), Uma (nombre derivado de una diosa de origen hindú) Karuna Thurman es hija del estadounidense Richard A. F. Thurman, profesor de budismo en la Universidad de Columbia, y de la sueca Nena von Schlebrugge, psicoterapeuta y exmodelo que estuvo casada con el psicólogo y escritor Timothy Leary, quien fue el padrino de la propia Uma, tiene 3 hermanos llamados Ganden, Dechen y Mipam.
Antes de convertirse en actriz, Uma trabajó como modelo en Nueva York, ciudad a la que se trasladó cuando cumplió 15 años de edad. A finales de los años 80 se introdujo en el mundo del cine, protagonizando películas como “Kiss Daddy Goodnight” (1987), un thriller dirigido por Peter Ily Huemer, “Johnny Superstar” (1988), comedia dirigida por Bud Smith, o “Las Aventuras Del Barón Munchausen” (1988), film fantástico de Terry Gilliam.
Por su interpretación en “Pulp Fiction” fue nominada al Globo de Oro y al Oscar como mejor actriz secundaria.
Otros títulos de su filmografía son “La Copa Dorada” (2000), película basada en una novela de Henry James;, film en el que compartió créditos con John Travolta, o Secretos Compartidos (2005), comedia romántica en la que Meryl Streep ejercía de su psicóloga.
En el drama “La Vida Ante Sus Ojos” (2007) interpretó a Diana, superviviente de una matanza en un instituto.