Hija de padre danés y madre de ascendencia polaca, recibió el nombre de Scarlett en homenaje a la Escarlata O'Hara del clásico Lo que el viento se llevó. Desde pequeña alternó sus clases de ballet con la formación teatral, que realizó en el prestigioso Instituto de Teatro Lee Strasberg.
A los ocho años debutó en el escenario junto a Ethan Hawke en la obra Sophistr. Este trabajo atrajo la atención de Hollywood, y dos años más tarde realizaría un pequeño papel en la película de Rob Reiner Un muchacho llamado Norte (1994), cuyo protagonista era Elijah Wood. Un año después hizo de hija de Sean Connery en Causa justa.
Su primer papel protagonista llegó pronto, en 1996, cuando interpretó a Amanda en la película Manny y Lo de Lisa Krueger. Dos años después trabajó junto a Robert Redford en El hombre que susurraba a los caballos y, en 2001, bajo la dirección de los hermanos Coen, en El hombre que nunca estuvo allí, pudiendo captar así diferentes formas de entender el cine.
Sedujo a la crítica y al público en 2003 con su deslumbrante actuación en La joven de la perla, de Peter Webber, lo que volvería a ocurrir también poco después con el papel de Charlote en la película Lost in Translation (2003), de Sofia Coppola, que protagonizó junto a Bill Murray y que contó con cuatro nominaciones a los Oscar.
Poco después recibiría el espaldarazo con Woody Allen, gran descubridor de actrices, quien la eligió como protagonista de su película Match Point (2005), una de las mejores del autor en los últimos años. En los últimos años ha participado en filmes de grandes directores como Brian de Palma (La dalia negra, 2006), además de continuar como "musa" de Woody Allen, con quien también ha rodado Scoop (2006) y Vicky Cristina Barcelona (2008), que coprotagonizó con Penélope Cruz y Javier Bardem.
Actualmente alterna su trabajo en la industria del cine con la participación en diversas campañas publicitarias. Pero su éxito va más allá de lo puramente mediático, pues además del premio en el Festival de Venecia de 2003, Scarlett Johansson ha sido cuatro veces nominada a los Globos de Oro como mejor actriz. Todo ello avisa de que hay buenas dotes dramáticas detrás de su natural belleza, mezcla que empieza a hacer efecto, y que a buen seguro seguirá dando sus frutos.
