L'attrice canadese è diventata famosa per aver interpretato Trinity nella trilogia di Matrix
Studia recitazione fin da bambina e appena ventenne Carrie-Anne Moss, attrice canadese nata a Burnaby il 21 agosto 1967, gira l'Europa come modella. Nel 1991 entra a far parte della serie tv spagnola Dark Justice. Tre anni dopo recita in un'altra serie tv, stavolta americana, Model Inc.
Ma nell'immaginario cinematografico Carrie-Anne Moss è soprattutto l'indimenticabile Trinity, algido personaggio della trilogia di Matrix. Carrie-Anne Moss recita in tutte e tre le opere di Lana e Andy Wachowski uscite la prima nel 1999 e i successivi Matrix Reloaded e Matrix Revolutions nel 2003.
Tra un sequel e l'altro di Matrix, recita anche al fianco di Terence Stamp in Pianeta rosso (2000) diretto da Anthony Hoffman.
Nello stesso anno esce Memento diretto da Christopher Nolan, per la cui interpretazione Carrie-Anne Moss ottiene l'Independent Spirit Award come migliore attrice non protagonista.
Sempre nel 2000 è nel cast del celebre Chocolat diretto da Lasse Hallstrom e interpretato da Juliette Binoche e Johnny Depp.
Nel 2009 si cimenta in un ruolo drammatico insieme con Julia Roberts in Un segreto tra noi, opera prima di Dennis Lee con Julia Roberts protagonista.