Camilla Luddington nasceu há 32 anos no seio de uma família de classe média em Berkshire, no sudeste da Inglaterra. Depois de estudar num colégio feminino em Ascot, a sua cidade natal, mudou-se com a família para Austin, Texas, nos Estados Unidos, aos 14 anos.

Depois de vários papéis esporádicos em séries como CSI ou Days of Our Lives, em 2011 começa a tornar-se popular nos meios de comunicação depois de ser escolhida para interpretar Kate Middleton em William & Kate: uma história real, uma série que conta a história do romance entre o Príncipe Guillermo da Inglaterra e a atual Duquesa de Cambridge. Depois vieram papéis fixos nas séries Californication, True Blood e Anatomia de Grey, série na qual interpreta a residente Jo Wilson e onde começou com um papel esporádico para transitar depois para um personagem fixo, nas últimas temporadas.

Em 2012, a empresa Crystal Dynamics confirmou que a atriz daria voz e movimento à arqueóloga Lara Croft no novo lançamento da saga, transformando-se assim na protagonista dos videojogos Tomb Raider (2013) e a sequela de The rise of the Tomb Raider (2015).