Très tôt, Naomie Harris se sent attirée vers le Septième Art. Elle fait ses premiers pas à la télévision, à l'âge de 9 ans. Mais il faudra attendre 2002 pour qu'enfin, sa carrière ne prenne son envol. Ce sera grâce à Banny Boyle et son 28 jours plus tard, où elle tient le premier rôle féminin face à Cillian Murphy.
En 2006 elle apparaît dans deux grosses productions: Le Miami Vice - Deux flics à Miami de Michael Mann et le Pirates des Caraïbes, le secret du coffre maudit de Gore Verbinski. L'année suivante, elle retrouve son personnage de sorcière dans la suite des aventures du Capitaine Jack Sparrow, Pirates des Caraïbes, jusqu'au bout du monde.