Nascida em Nova York, Susan Alexandra Weaveré filha de Elizabeth Inglis, atriz inglesa, e Sylvester Weaver, ex-presidente da NBC. Formou-se em Artes na Literatura pela Universidade de Stanford, Califórnia, em 1971. Depois frequentou a Escola de Drama Yale, onde se formou em 1974.
Nos anos seguintes, Susan conseguiu espaço em espetáculos teatrais e também participou da gravação do curta 'Annie Hall', de Woody Allen. Foi em 1979 que interpretou pela primeira vez seu papel de maior sucesso como Ellen Ripley, na série de filmes 'Alien', que rendeu mais 3 longas:'Alien, o Resgate', em 1986, 'Alien 3', em 1992, e 'Alien - A Ressurreição', em 1997.
Ganhou indicações ao Oscar como melhor atriz e melhor atriz coadjuvante em 1988 com o papel de Dian Fossey, no longa 'Na Montanha dos Gorilas' - que retratava a luta da cientista para pesquisar e preservar a população de gorilas das montanhas do continente africano -, e no papel de Katharine Parker no filme'Working Girl'.
É muito conhecida por fazer papéis em filmes dramáticos, como'Death and the Maiden', de 1994, 'Copycalt' e 'The Ice Storm', de 1995, 'A Map of the World', de 1997, 'The Guys', de 2002,'Imaginaey Heroes', de 2003, 'The Snow Cake', de 2004 e 'Prayers for Bobby', de 2008.
No ano de 2009, participou do sucesso'Avatar'. Além do trabalho no cinema, Weaver também estrela peças de teatro. A atriz é casada com o cineasta Jim Simpson e tem uma filha, Charlotte.