Claire Catherine Danes est née à New York le 12 Avril 1979. Son père, Chris, informaticien, et sa mère, Carla, paintre, se sont recontrés à une école d'Art. Ils ont toujours encouragée leur fille à s'interesser aux arts. A six ans, Claire a commencé à faire de la danse classique, et en fait encore aujourd'hui. Et à neuf ans, elle commença à suivre des cours d'Art dramatique, d'abord aux Studios Lee Strasberg, puis au Professional Performing Arts School en 6ème et en 5ème, toujours à New-York.
Sa carrière débute par à Broadway par de courtes apparitions sur scène. A l'âge de 11 ans, elle tourna son premier film, Dreams of love. Elle fit ses débuts à la télévision avec Law and Order, puis, après avoir refusé un rôle dans La liste de Schindler de Steven Spielberg, elle débuta le tournage de la série My so-called life, en 1993, où elle interprétait le rôle d'Angela. Le tournage de la série fut rapidement interrompu -en 1995- , mais elle permit à Claire de se faire remarquer dans le milieu. Ainsi, elle joua dans How to make an american Quilt, puis dans Home for the Holidays, ce qui lui permit de rencontrer son idôle : Jodie Foster. Elle partagea la vedette avec Michelle Pfeiffer dans To Gillian on her 37th Birthday, et avec Jeanne Moreau dans I love you, I love you not, et fut préférée à Alicia Silverstone pour William Shakespeare's Romeo + Juliet, de Baz Luhrmann, dans le rôle de Juliette (en partie grâce à Jodie Foster).
Elle est également apparu dans U-Turn de Oliver Stone, The Rain Maker de Francis Ford Coppola, Polish Wedding, de Theresa Connely, avec Gabriel Byrne, et dans Les Misérables, de Bill August, d'après le roman de Victor Hugo, dans le rôle de Cosette. Son dernier film, The Mod Squad, est une adaptation d'une série policière des années 60 - 70, dans lequel elle incarne le rôle de Julie Barnes, une jeune délinquante droguée reconvertie dans la police.