Sigourney Weaver wurde am 8. Oktober 1949 unter dem Namen Susan Alexander Weaver in New York City geboren. Ihr Vater war in den 50er Jahren Präsident des NBC Television Networks und ihre Mutter eine britische Schauspielerin. Sie absolvierte ein Anglistik-Studium an der Stanford University im Jahr 1972 und eine Schauspiel-Ausbildung an der Yale School of Drama in New Haven, den sie 1974 mit einem Master of Fine Arts abschloss.

Nach einem Kurz-Auftritt in Woody Allens „Der Stadtneurotiker“ (1977) erhielt sie die Hauptrolle in Ridley Scotts überaus erfolgreichen Sci-Fi-Horror „Alien - Das unheimliche Wesen aus einer fremden Welt" (1979), wodurch sie der erste weibliche Action-Star der Kinogeschichte wurde. Damit gelang ihr in ihrer ersten Hauptrolle auch zugleich der weltweite Durchbruch und Weaver schlüpfte auch in den drei Nachfolgern „Aliens – Die Rückkehr“ (1986), „Alien 3“ (1992) und „Alien – Die Wiedergeburt“ (1997) in die Rolle der Ellen Ripley. 1982 spielte sie dann an der Seite von Mel Gibson in dem Polit-Thriller „Ein Jahr in der Hölle“ und zwei Jahre später in der Sci-Fi Komödie „Ghostbusters – Die Geisterjäger“, so wie im Nachfolger „Ghostbusters 2“ (1989) mit Dan Aykroyd und Bill Murray. Zahlreiche weitere Haupt- und Nebenrollen etablierten Weaver als eine der gefragtesten Charakter-Darstellerinnen Hollywoods. So erhielt sie drei Oscar-Nominierungen für „Aliens – Die Rückkehr“, „Gorillas im Nebel“ (1988) und „Die Waffen der Frauen“ (1988). Zudem wurde sie drei Mal für den Emmy und fünf Mal für den Golden Globe nominiert, den sie zwei Mal gewinnen konnte („Gorillas im Nebel“ und „Die Waffen der Frauen“). In den 90er Jahren spielte sie in unterschiedlichen Genres mit und bewies umso beeindruckender ihr Schauspiel-Talent, auch wenn sie meist nur in Nebenrollen zu sehen war. Darunter Ang Lees preisgekrönter „Der Eissturm“ (1997), für den sie den BAFTA als beste Nebendarstellerin einfuhr, „Copykill“ (1995) oder der Sci-Fi-Komödie „Galaxy Quest“ (1999). In den 2000er Jahren war sie nicht weniger beschäftigt und übernahm Rollen in „Heartbreakers – Achtung: Scharfe Kurven!“ (2001), in M. Night Shayamalans Horror-Film „The Village – Das Dorf“ und in “8 Blickwinkel“ (2008) an der Seite von „Lost“-Star Matthew Fox, Forest Whitaker, Dennis Quaid und Zoe Saldana. 2009 arbeitete sie wieder für „Aliens“-Regisseur James Cameron in dem preisgekrönten CGI-Spektakel „Avatar – Aufbruch nach Pandora“, bei dem sie die Rolle der Dr. Grace Augustine übernahm.

Sigourney Weaver hat nebenbei auch öfter Charaktere aus Serien oder animierten Filmen gesprochen, wie in einer Folge von „Futurama“, Disneys und Pixars „WALL·E - Der letzte räumt die Erde auf“ (2008) oder in „Despereaux - Der kleine Mäuseheld“ (2008).

Sigourney Weaver ist seit 1984 mit dem Regisseur Jim Simpson verheiratet, mit dem sie eine Tochter hat (*1990).