Ali Larter 1976. február 28-án született a New Jersey állam béli Cherry Hillben, az Egyesült Államokban. Modellkarrierjét 13 évesen kezdte, és már fiatalon bejárta az egész világot, mielőtt Los Angelesbe költözött volna, hogy színészkedést tanuljon. Első szerepét az 1997-ben indult Szeleburdi Susan című sorozatban kapta, karrierjében az áttörést azonban a Prérifarkas Blues hozta meg, melyet olyan filmek követtek, mint a Ház a kísértet-hegyen (1999) vagy a Végső állomás (2000).

2001-ben Colin Farrell oldalán szerepet kapott a Törvényen kívülben, azonban a film nem váltotta be a hozzá fűzött reményeket. Még ugyanebben az évben feltűnt a Reese Witherspoon nevével fémjelzett nagysikerű Doktor Szösziben is.

Karrierje nem úgy alakult, ahogy elképzelte, így 2002-ben New Yorkba költözött. Ekkor kapott szerepet a Végső állomás 2.-ben, melynek köszönhetően széleskörű népszerűségre tett szert. Egy évvel később feltűnt az az HBO Törtetők című sorozatához fogatott pilotjában, ezt követően a Szerelem sokadik látásra (2005), és a Homo Erectus (2007) című filmekben tűnt fel.

2006-ban visszaköltözött Los Angelesbe. Ekkor értesült arról, hogy az NBC meghallgatást hirdetett készülő sorozatuk, a Hősök kapcsán. Ali Larter meggyőzte a producereket, és megkapta Niki Sanders szerepét. A 2006 szeptemberében induló széria hatalmas népszerűségre tett szert, a kritikusok a Losthoz hasonlították. A Hősök összesen 77 részt és 4 évadot ért meg.

Ali Larter még a széria forgatása ideje alatt számos filmben szerepet játszott, láthattuk a népszerű videojáték-adaptáció, a Milla Jovovich nevével Kaptár franchsie három filmjében is (A kaptár 3. - Teljes pusztulás – 2007, A kaptár: Túlvilág – 2010, A kaptár: Megtorlás – 2012) , melynek utolsó, 2015-ben mozikba kerülő részében is szerepet kapott.

2009-ben 19 hónap jegyben járást követően ment hozzá Hayes MacArthurhoz, akitől 2010-ben született meg első gyermeke. 2014-ben a The Tonight Show Starring Jimmy Fallon című műsorban jelentette be, hogy ismét állapotos.