Veronica Cartwright est la fille d'Angela Cartwright, une actrice de télévision britannique. Elle débute sa carrière très jeune, et apparaît en particulier dans l'un des chefs d'oeuvre du maître du suspense, Alfred Hitchcock, les oiseaux.
Durant les années 60, elle obtient un rôle important dans la série Daniel Boone. Puis, dans les années 70 elle joue dans deux films majeurs de la science-fiction, tout d'abord l'invasion des profanateurs, en 1978, puis Alien, l'année suivante. En 1983, c'est dans l'étoffe des héros que le public peut la voir, puis, aux côtés de Jack Nicholson (qu'elle retrouve après En route vers le sud) et Michelle Pfeiffer dans les sorcières d'Eastwick.
Veronica Cartwright se consacre à cette époque aussi beaucoup au théâtre, avant de revenir au cinéma dans les années 90 (avec par exemple Candyman 2).
Dernièrement, elle est apparue dans Invasion, remake de l'invasion des profanateurs dans lequel elle jouait déjà 30 ans auparavant.
Très présente à la télévision, on ne compte plus les shows dans lesquels elle est intervenue. Les plus connues sont la quatrième dimension, Alerte à Malibu, Urgences, X-Files, Six Feet Under ou bien encore Nip/Tuck.