1988'de Arizona'nın Scottsdale kentinde doğdu ve 16 yaşına dek burada yaşadı. Babası Jeffrey Charles Stone inşaat sektöründe çalışıyordu, bir yüklenici firma sahibiydi. Annesi Krista Jean ise ev hanımıydı. Spencer adında bir erkek kardeşi bulunmaktadır. Stone küçük yaşlarından itibaren oyunculuk ve şarkıcılığa hevesliydi. Yerel tiyatro gruplarında birçok kez sahneye çıktı. 2004'te annesiyle birlikte Los Angeles'a taşındı. Burada ilk başlarda girdiği oyuncu seçmeleri istediği gibi gitmedi, bu sırada yarı zamanları işlerde çalıştı ve internet üzerinden liseyi okumaya devam etti.
Sinema oyunculuğuna 2007 yapımı gençlik filmi Superbad ile başladı. 2008'de çekilen The Rocker filminde, müzik grubunun asık suratlı bas gitaristi Amelia rolüyle dikkat çekti. 2010'da oynadığı Adı Çıkmış (Easy A) filmi sayesinde çok daha büyük kitlelere ulaştı.
2011'de gösterime giren Friends With Benefits filminde küçük bir rol aldı. Yine o yıl The Help filminde oynadı. 2012'de yeni Örümcek Adam serisi İnanılmaz Örümcek Adam'da Andrew Garfield ile birlikte başroldeydi. Serinin 2012 ve 2014'te çekilen iki filminde Peter Parker'ın aşık olduğu Gwen Stacy karakterini canlandırdı. 2014'ün bol ödüllü Inarritu filmi Birdman'de birçok ünlü isimle birlikte oynadı. Michael Keaton'ın canlandırdığı karakterin kızı Sam rolündeydi. Yine o yıl Woody Allen'ın yönettiği Sihirli Ay Işığı filminde Colin Firth'le başrolü paylaştı. 1 yıl sonra ise bir başka Woody Allen filmi Mantıksız Adam'da başrolde Joaquin Phoenix ile birlikteydi.
Emma Stone, 2016 yılında Damien Chazelle'in modern müzikali Aşıklar Şehri'nde Ryan Gosling ile birlikte rol aldı. Oyuncu olma hayaliyle yaşayan Mia Dolan performansıyla birçok ödül ve adaylık elde etti. Venedik Film Festivali'nde En İyi Kadın Oyunculara verilen Volpi Ödülü'nü aldı, En İyi Kadın Oyuncu dalında Oscar, Altın Küre ve BAFTA sahibi oldu. 2017 yılında Battle of Sexes adlı spor komedisinde, ünlü tenisçi Billie Jean King'i canlandırdı. Bu rolüyle En İyi Kadın Oyuncu (Komedi-Müzkal) dalında Altın Küre'ye aday gösterildi. 2018'de Yunan yönetmen Yorgos Lanthimos'un The Favourite filminde Olivia Colman ve Rachel Weisz ile başrolü paylaştı.
2011 yılında bir diğer oyuncu ve İnanılmaz Örümcek Adam serisinden rol arkadaşı Andrew Garfield ile birliktelik yaşadı, ancak birkaç yılın ardından ikili yollarını ayırdı.
