Narodila se v italské Vicenze a vyrůstala v Castle Rocku v Coloradu, Adams je čtvrtým ze sedmi sourozenců. Vyučila se baletkou, ale v osmnácti zjistila, že jí hudební divadlo sedí lépe. Adams debutovala v celovečerním filmu vedlejší rolí v satiře Drop Dead Gorgeous z roku 1999. Brzy se objevila ve filmech, jako Chyť mě, jestli můžeš, Chroust, Pochybnosti, Bojovník, Mistr, Americký Hustle, Velké oči, Příjezd, Neřest, Noční zvířata, Noční v muzeu: Bitva u Smithsonianu, Julie & Julia, Ona, Hillbilly Elegy a v současnosti hraje roli Lois Laneové v DC Extended Universe.
Mezi jejími televizními projekty se objevila v seriálech jako That ’70s Show, Charmed, Buffy the Vampire Slayer, Smallville, The West Wing, Dr. Vegas, The Office a v minisérii Sharp Objects, kde také působí jako výkonná producentka.
Adamsová získala několik nominací na Oscara. V roce 2014 byla časopisem Time jmenována jednou ze 100 nejvlivnějších osob a patří mezi nejlépe placené herečky na světě. Získala dva Zlaté glóby a byla nominována na pět Oscarů a šest cen BAFTA.
Adams nahrál několik písní pro soundtrack k filmu Enchanted, včetně „True Love’s Kiss“, „Happy Working Song“ a „That’s How You Know“.
V roce 2008 vystoupila s písní „Happy Working Song“ na udílení Oscarů.