1986'da Tennessee'nin Oak Ridge şehrinde doğdu. Gloria Darlene Cisson ve Franklin Thomas Fox'un çocuğuydu. Kristie adında kendisinden 13 yaş büyük bir ablası vardır. Fox 3 yaşındayken anne ve babası ayrıldı. Anne ve ablasıyla birlikte üvey babası Tony Tonachio'nun yanında büyüdü. 5 yaşındayken tiyatro ve dans dersleri almaya başladı. 10 yaşındayken ailesiyle birlikte Florida'nn St. Petersburg şehrine taşındı ve eğitimine orada devam etti. 13 yaşındayken oyunculuk ve mankenlik kariyerine başaldı. 1999 yılında American Modeling and Talent Convention'da çeşitli ödüller kazandı.

İlk televizyon filmi, 2001 yapımı Holiday in the Sun oldu. Filmde Mary-Kate ve Ashley Olsen'larla birlikte rol aldı. İkizlerin rakibi Brianna karakterini canlandırdı. 2004'te ilk sinema filmi Bir Drama Kraliçesinin İtirafları'nda Lindsay Lohan başroldeydi. Bu dönemde Hope & Faith adlı dizide Sydney karakterine hayat verdi. 2007'de Michael Bay'in Transformes filminde Mikaela rolündeydi. 2009'da serinin 2. filmi Yenilenlerin İntikamı'nda (Revenge of the Fallen) yine aynı rolle beyazperdeye uzandı. Yine 2009'da Kana Susadım (Jennifer's Body) filminde başrolde oynadı. 2014 yapımı Ninja Kaplumbağalar (Teenage Mutant Ninja Turtles) filminde April O'Neal'ı canlandırdı, 2016'da 2. filmde tekrar oynadı. 2018'de Zeroville adlı komedi filminde tanınmış oyunculardan kurulu kalabalık bir kadroda yer aldı.

2004'te tanıştığı aktör Brian Austin Green ile 2010'da evlenen Fox, Noah Shannon Green (d. 2012) ve Bodhi Ransom Green (d. 2014) ve Journey River Green (d. 2016) olmak üzere toplam 3 erkek çocuğu dünyaya getirmiştir.