Sacramento, California'da Fransız-Kanada kökenli bir ailenin çocuğu olarak doğan Larson, çocuk yaşlarda sinemayla ilgilenmeye başladı. Right on Track, Sleepover, Remember the Daze, United States of Tara, Scott Pilgrim vs. the World, 21 Jump Street, ve Short Term 12 gibi filmlerde oynadı. 2015 yapımı Gizli Dünya (Room) filmindeki Joy 'Ma' Newsome rolüyle büyük beğeni topladı ve En İyi Kadın Oyuncu dalında aralarında Oscar ve Altın Küre'nin de bulunduğu birçok ödül kazandı. 2017'de Kong: Skull Island filminde fotoğrafçı Weaver rolünde oynadı. 2019'da gösterime giren Captain Marvel filminde baş kahraman savaş pilotu Carol Danvers'ı (Captain Marvel) canlandırdı.
Ayrıca müzikle de ilgilenen Larson, 2005 yılında Finally Out of P.E. adında bir albüm çıkardı. Sanatçı uzun süredir birlikte olduğu müzisyen Alex Greenwald ile 2016'da nişanlanmıştır.
