Эммили Джин Стоун родилась 6 ноября 1988 года в городе Скоттсдейл, штат Аризона. Выросла в семье домохозяйки и подрядчика. У Стоун есть младший брат Спенсер 1990 года рождения.
Стоун училась в школах «Sequoya Elementary School» и «Cocopah Middle School». Подрастая, она была членом театра «Valley Youth Theatre», где она появилась в постановке «Ветер в ивах» в возрасте 11 лет. В этом же театре она появилась ещё в 16 спектаклях, в период домашнего обучения.
В 15 лет Эмма Стоун сама сделала компьютерную презентацию своих фотографий и убедила родителей, что актерская карьера для нее важнее, чем общее образование. Отец и мать разрешили дочери бросить школу. В 15 лет Стоун вместе с мамой переехала в Лос-Анджелес.
Эмма Стоун начала карьеру на телевидении после утверждения на роль Лори Партридж в ТВ-фильме «Новая семья Партридж» 2005 года, который включил в себя только один пилотный эпизод. Затем сыграла небольшие роли в сериалах: «Медиум» 2005 года, «Всё тип-топ, или Жизнь Зака и Коди» 2006 года, «Счастливчик Луи» 2006 года. В 2007 году она появилась в драматическом телесериале «Гонка» в роли Вайолет Тримбл.
Её дебютом в кино стало появление в комедии «Superперцы» 2007 года. За эту роль Стоун получила премию «Молодой Голливуд». В 2008 году она снялась в комедии «Голый барабанщик» в роли Амелии, затем сыграла главную роль в фильме «Мальчикам это нравится» вместе с Анной Фэрис, Кэтрин Макфи, Румер Уиллис.
В 2009 году Стоун сыграла в фильме «Призраки бывших подружек» вместе с Мэттью Макконехи и Дженнифер Гарнер. В том же году она снялась в комедии ужасов «Добро пожаловать в Зомбилэнд». Фильм получил премию «Scream Awards». В этом же году появилась в фильме «Бумажный человек» в роли школьницы Эбби.
В 2010 году Эмма озвучила в фильме «Мармадьюк» Мэйзи, подружку пса Мармадьюка, австралийскую овчарку. В этом же году исполнила главную роль в молодёжной комедии «Отличница лёгкого поведения». Для съёмок в этом фильме Стоун отказалась от роли в картине Зака Снайдера «Запрещённый приём».
Стоун была номинирована на «Золотой глобус» за лучшую женскую роль и ещё на 4 другие премии. Всего она получила 2 награды - «Teen Choice Awards» и «MTV Movie Award».
В 2011 году Стоун сыграла эпизодическую роль в комедии «Секс по дружбе», в которой также снялись в главных ролях Джастин Тимберлейк и Мила Кунис. В этом же году появилась в комедии «Эта - дурацкая - любовь» вместе со Стивом Кэреллом, Джулианной Мур, Райаном Гослингом. Фильм получил награду «Выбор народа».
Наибольшую популярность принес в 2012 году кинофильм «Новый Человек-паук», в котором ее партнером стал Эндрю Гарфилд. Эмма сыграла Гвен Стейси, девушку Питера Паркера.
В 2013 году Эмма Стоун пробует себя в новом жанре и снимаетя в триллере «Охотники на гангстеров», в котором снялись Шон Пенн, Джош Бролин, Энтони Маки, Джованни Рибизи и Майкл Пенья. Эмма также приняла участие в озвучке видео-игры «Sleeping Dogs». В июле 2012 года Эмма подписала контракт на главную роль в пока безымянном фильме, режиссёром которого станет Кэмерон Кроу.
Эмма Стоун встречалась с британским актёром Эндрю Расселом Гарфилдом. В 2015 году пара заявила о расставании. С 2007 года жила в Лос-Анджелесе. В 2009 году переехала в Гринвич-Виллидж, Нью-Йорк.