Отец Евы — Вальтер Грин, швед по происхождению, стоматолог по профессии. Мать — известная актриса, алжирская француженка еврейского происхождения Марлен Жобер, в последнее время занимающаяся детской литературой. У Евы есть сестра-двойняшка
Джой, их дядя — известный кинооператор Кристиан Бергер.

Первыми шагами Евы как актрисы были роли в нескольких театральных постановках. Именно в театре её заметил культовый режиссёр Бернардо Бертолуччи, впоследствии назвавший её «красивой до неприличия». Он пригласил Еву для участия в свой фильм «Мечтатели». Сверхоткровенная в плане наготы роль Изабель, избалованной парижанки, увлекающейся кино и сексуальными экспериментами с застенчивым американцем и своим собственным братом, мгновенно катапультировала Еву к славе. После «Мечтателей» Ева снялась в ещё одном французском фильме «Арсен Люпен», после чего ей последовало предложение съёмок в
Голливуде.

Дебютом Грин в голливудском кино стала масштабная постановка режиссёра Ридли Скотта «Царство небесное» (2005). Ева исполнила роль иерусалимской королевы Сибиллы, возлюбленную крестоносца Балиана (Орландо Блум). Фильм получил негативные рецензии критиков и стал одной из крупнейших неудач в прокате США 2005 года.
Однако это не помешало Еве Грин продолжить успешное восхождение на голливудский Олимп — следующей же ролью актрисы становится легендарная «девушка Бонда» Веспер Линд. Продюсеры Брокколи, решившие «обновить» сериал о знаменитом агенте 007, предпочли Еву другим звёздным именам. Премьера фильма «Казино Рояль» с Дэниелом Крэйгом в роли Бонда состоялась в конце 2006 года.

В качестве модели, Ева Грин сотрудничала с такими известными фирмами, как Lancôme, Emporio Armani и Christian Dior.