Drew Barrymore 1975. február 22-én született a kaliforniai Culver Cityben John Drew Barrymore és a magyar származású Ildikó Jaid lányaként.
Amikor hatévesen megkapta első igazi szerepét keresztapja, Steven Spielberg E.T. A földönkívüli (1982) című filmjében, a kritikusok azonnal az egyik legígéretesebb tehetségnek kiáltották ki. A korán jött hírnév rengeteg gonddal járt, a színésznő már nagyon fiatalon alkohol- és drogproblémákkal küzdött. Hosszú rehabilitáció után a kilencvenes évek közepén tért vissza, de a szakmai áttörésre még várnia kellett. Az 1995-ben bemutatott Mindörökké Batman (1995) egyik mellékszereplőjeként először szerepelt igazi kasszasikerben azóta, hogy több mint tíz évvel korábban egyszer már meghódította a világ mozijait. Innentől ismét keresett színésznő lett, rögtön a következő évben Woody Allennel forgatott az A varázsige: I love you (1996) című filmben. 1998-tól óriási sikerek következtek, először a Nászok ásza (1998), A bambanő (1999), majd 2000-ben a Charlie angyalai (2000). A színésznő a szerepek mellett produceri feladatokat is vállalt, és csakhamar felért karrierjének csúcsára. A következő években egyik sikerfilmje követte a másikat: Donnie Darko (2001), Fiúk az életemből (2001), Egy veszedelmes elme vallomásai (2002). A drámák mellett vígjátékokban is remekül helyt áll, Adam Sandler egyik kedvenc partnere, akivel az elmúlt tíz évben három közös filmet is forgattak, legutóbbi ilyen filmje a 2014-es Kavarás.
2009-ben megalapította filmgyártó cégét, a Flower Filmst, és Hajrá Bliss! (2009) címmel megrendezte a várva-várt első saját filmjét.
Harmadik házasságát éli, az első tizenkilenc évesen köttetett Jeremy Thomas-szal, amely mindössze 1 hónapig tartott, majd hat évvel később hozzáment a humorista Tom Greenhez, akitől hat hónappal később vált el. Jelenleg két éve él producer férjével, Will Kopelmannal, akivel két gyereket nevelnek.