Родилась 30 августа 1972 года в Сан-Диего, штат Калифорния, США. Её родители были смешанных кровей. Отец — кубинский эмигрант, работающий мастером на нефтедобывающей станции, родители которого эмигрировали в США; мать, в чьих жилах течёт немецкая, британская и индейская кровь, работала брокером. В детстве Камерон, как и её старшая сестра, были довольно хулиганистыми девчонками: слушали металл, тусовались с местными парнями, матерились и могли дать по физиономии любому обидчику. Мать с пониманием относилась к музыкальным пристрастиям своей дочери и даже сопровождала её на концерты Ван Халена, "Металлики" и Оззи Озборна. В то время девочка и не думала о карьере актрисы или модели — тогда она хотела стать зоологом. Дома у Камерон был целый зоопарк: кошки, собаки, птички, мыши и даже 2 змеи. Учёба в политехнической школе не очень нравилась Камерон, хотя училась она неплохо. Намного интереснее и увлекательнее для неё были развлечения, участие в "группе поддержки" во время футбольных матчей, походы в кино. Когда Диас было 16 лет, на одной из вечеринок она познакомилась с фотографом Джефом Дюнассом, предложившим ей поработать на модельное агентство "Элит". Заключив контракт, Камерон начала сниматься в рекламных роликах, её лицо стало украшать модные издания, за один день съёмок девушка зарабатывала до 2 тысяч долларов. В течении пяти лет Камерон жила в разных странах: Япония, Марокко, Франция, Австралия, Голландия. Кинокарьера Диас началась совершенно неожиданно и стремительно пошла вверх. Однажды Камерон случайно наткнулась на сценарий фильма "Маска", валявшийся на столе её менеджера. Не имея никаких актёрских навыков, она всё-таки решила попробовать и после 12 прослушиваний получила эту роль. Фильм, главную роль в котором сыграл Джим Керри, стал хитом и о Камерон тут же заговорили как о молодом даровании, наградив её титулом самой многообещающей актрисы года. Однако некоторые скептики предполагали, что дальше роли в "Маске" карьера актрисы не пойдет, но Диас твердо решила развеять это мнение и начала брать уроки актёрского мастерства, снимаясь при этом в различных картинах, пытаясь сломать сложившийся образ смазливой девчонки, играя более серьёзные роли. Её не интересовали деньги (за модельные годы она припасла их достаточно), ей не хотелось превращаться в звезду, а тем более в секс-символ. Камерон хотелось одного — чтобы о ней заговорили, как о настоящей актрисе, а материал некоммерческих фильмов, по голливудским меркам сложный, представлял больше возможностей продемонстрировать постепенно проклевывающийся талант. Как бы там ни было, избавиться от раздражавшего девушку определения «бывшая фотомодель» Камерон удалось только после выхода на экраны сугубо коммерческого фильма "Свадьба моего лучшего друга», где она блестяще исполнила роль очаровательной дурочки. Сейчас её драматическое дарование публика считает столь же безоговорочным, сколь её красоту и манящую сексуальность. Также актриса попробовала себя на новом поприще и озвучила принцессу Фиону в хитовом мультике «Шрэк».
