Розамунд Пайк родилась 27 января 1979 года в районе Хаммерсмит, Лондон, Великобритания. Росла в семье оперных певцов Юлиана и Каролины Пайк. Розамунд посещала интернат в Бристоле. В 16 лет была принята в знаменитый Национальный молодежный театр, где играла три сезона. Ее самой значительной ролью в этом театре стала Джульетта в пьесе «Ромео и Джульетта».

Затем девушка поступила в колледж Вэдхэм в Оксфордском университете, для того чтобы изучать английскую литературу. Во время учебы посещала студенческий театр, гастролировала в его составе со спектаклем «Укрощение строптивой», побывав в том числе в Японии. Незадолго до окончания учебы она сыграла в телефильме «Женитьба по-английски». Некоторое время выступала в местном театре - Oxford Playhouse, в пьесах Стивена Джеффриза  «Распутник» и Артура Миллера «Все мои сыновья». 

Еще до поступления в Оксфорд Розамунд приняла участие в кастинге проекта, который тогда не был осуществлен. Но год спустя она неожиданно получила приглашение вернуться к пробам и в результате получила роль леди Хэрриэт в фильме BBC «Жены и дочери». Журнал Vanity Fair, комментируя игру Розамунд Пайк, сравнил актрису со «знаменем, развевающимся на ветру». Девять месяцев Розамунд снималась в этом фильме, а затем вернулась в Оксфорд, чтобы закончить учебу и сыграть свою последнюю роль в Oxford Playhouse - Дэйзи в пьесе Ионеско «Носорог».

В следующие летние каникулы она в течение десяти недель снималась в фильме «Любовь в холодном климате» по произведениям Нэнси Митфорд. Вернувшись в Оксфорд, Розамунд параллельно с учебой выступала в театре в роли Киры в пьесе Дэвида Мера «Верхний свет» режиссера Джеймса Рогана. В 2001 году она завершила свою учебу, получив квалификацию бакалавра. Отныне девушка сконцентрировалась только на актерской карьере. Розамунд снялась в ряде всемирно известных фильмов, кроме того она продолжает выступать на театральной сцене.

Лучшими фильмами с участием актрисы считаются «Гордость и предубеждение», «Перелом», «Исчезнувшая», «Воспитание чувств», «Распутник», из сериалов - «Война Фойла», «Жены и дочери». Фильмография Розамунд насчитывает более сорока проектов - «Недруги», «Соединенное королевство», «Исчезнувшая», «Каникулы мечты», «Армагеддец», «Джек Ричер», «Суррогаты», «Путешествие Гектора в поисках счастья», «Умри, но не сейчас» и многие другие.

Розамунд Пайк, кроме родного английского, свободно говорит ещё на двух языках -  немецком и французском. Играет на виолончели. Живет актриса в центре Лондона в районе Вест-Энд.