Народилася 7 серпня 1975 в Беноні, ПАР.
Батько, Шарль Терон (Шарліз назвали на його честь), був власником будівельної компанії, мати Герда домінувала в сім'ї. Коли дочці було 15 років, в результаті сімейної сварки мати застрелила батька. Суд виправдав це як необхідну самооборону, проте цей факт акторка довгий час приховувала, стверджуючи в інтерв'ю, що батько загинув в автокатастрофі.
У 16 років перемогла у відбірковому конкурсі та отримала річний контракт з модельним агентством і переїхала в Мілан. Дія контракту закінчилася, коли Терон була в Нью-Йорку, після чого вона вступила до балетної школи Joffrey Ballet School. Проте травма коліна змусила її відмовитися від балетної кар'єри. Терон переїхала до Лос-Анджелеса, збираючись стати акторкою. Першою участю в кіно стала епізодична німа роль в direct-to-video фільмі «Діти кукурудзи 3».
Після декількох невеликих ролей зіграла у фільмі «Адвокат диявола» (1997) з Аль Пачіно і Кіану Рівзом. Після цієї ролі їй стали надходити пропозиції зніматись. У 1998 році Терон зіграла головну роль у стрічці «Могутній Джо Янг», у 1999 році знялася в фантастичному фільмі «Дружина астронавта» з Джонні Деппом і «Правилах виноробів» — екранізації романа Джона Ірвінга.
У 2004 отримала «Оскар» за роль серійної вбивці у фільмі «Монстр» (для зйомок набрала 15 кілограмів). У 2005 зіграла в екранізації мультсеріалу MTV «Еон Флакс».
З відомих робіт також фільми «Таллі», «Північна країна», роль імператорки Фуріози в картині «Шалений Макс: Дорога гніву», фільм 2020 року «Стара гвардія».
