Rose Byrne lahir pada 24 Juli 1979 di Balmain, sebuah kawasan pinggiran kota Sydney, New South Wales, Australia. Nama lengkapnya adalah Mary Rose Byrne. Ia adalah anak bungsu dari pasangan Jane Byrne, seorang administrator sekolah, dan Robin Byrne, seorang ahli statistik dan peneliti pasar. Byrne mulai tertarik pada dunia seni sejak kecil dan mengambil kelas drama pada usia delapan tahun. Ia memulai kariernya di layar kaca Australia sebelum mendapatkan perhatian internasional melalui perannya dalam Troy (2004) dan X-Men: First Class (2011). Ia juga dikenal berkat peran komedi dalam film seperti Bridesmaids. Kepribadiannya yang hangat dan kemampuan akting yang luar biasa membuatnya menjadi salah satu aktris yang paling dicintai dalam industri perfilman.