Fille du réalisateur Julien Temple, Juno Temple commence sa carrière très tôt dans les films de son père. Dès l'âge de 8 ans, elle apparaît dans Vigo, histoire d'une passion, puis obtient en 2000 un rôle plus important dans Pandemonium. Passé ces deux apparitions "familiales", il faut attendre quelques années, le temps des études, avant de revoir l'actrice à l'écran.

Des années apparemment bénéfiques pour Juno Temple, car ses rôles dans Chronique d'un scandale en 2006, aux côtés de Judi Dench et Cate Blanchett, puis Reviens-moi l'année suivante, sont très remarqués. Un retour qui ne l'empêche pas de jouer de son image de jeune fille rebelle dans des productions plus "légères", telles que St Trinian's - Pensionnat pour jeunes filles rebelles et Wild Child. Après avoir pris part à la fresque en costumes Deux sœurs pour un roi, elle poursuit les productions hollywoodiennes avec L'An 1 : des débuts difficiles, comédie dans laquelle elle a le béguin pour Michael Cera. Les prémices d'une ascension marquant un petit coup dur, l'actrice ayant loupé de peu le rôle de Luna Lovegood dans la lucrative saga Harry Potter, au profit d'Evanna Lynch.

Qu'importe, la jeune comédienne se tourne alors vers des productions britanniques plus modestes, endossant les rôles de jeune fille en émois dans Cracks ou Mr. Nobody en 2009. Elle refait parler d'elle l'année suivante, avec ses prestations remarquées dans la production indépendante Greenberg, face à Ben Stiller, mais surtout dans Kaboom, l'étrange objet cinématographique de Gregg Araki, pour lequel elle casse définitivement son image de petite fille fragile. Forte de ce gain de popularité, elle retrouve Hollywood en 2011, et joue Anne d'Autriche dans Les Trois Mousquetaires de Paul W.S. Anderson, avant de s'opposer à Matthew McConaughey dans le thriller Killer Joe du grand William Friedkin. Pinacle de sa jeune et prometteuse carrière, sa participation à la conclusion de la trilogie Batman de Christopher Nolan, The Dark Knight Rises.