Elle est la fille de Franck Borotra et la petite-nièce de Jean Borotra. De 9 à 12 ans, elle étudie la danse classique à l'école de danse de l'Opéra de Paris.

Elle est séparée de l'acteur Jérôme Anger (il a joué dans Julie Lescaut dans lequel Claire fit une apparition, Docteur Sylvestre, Enquêtes réservées...) avec qui elle a eu deux enfants, une fille prénommée Alaïs en 2001 et un garçon prénommé Arthur en 2008.

Claire Borotra voit le jour le 25 septembre 1973 à Boulogne-Billancourt. Elle est issue d’une famille très présente sur la scène politique. Son père, Franck Borotra, est un ancien ministre du gouvernement Alain Juppé, tandis que son oncle Didier occupe le siège du maire de la ville de Biarritz pendant 25 ans. Elle est aussi la petite-nièce du tennisman Jean Borotra, l’un des célèbres « Quatre Mousquetaires », qui ont fait briller la France sur les courts pendant les années 20.

Dès huit ans, Claire, passionnée de danse, rejoint la troupe des Petits Rats à l’opéra de Versailles. Jusqu’à 12 ans, elle est formée à la danse classique à la prestigieuse école de l’Opéra de Paris. Après un passage au Conservatoire de Versailles, elle joue dans son premier téléfilm, Honorin et l’enfant prodigue (1993), aux côtés de Franck Dubosc. Dès lors, Claire décide de faire de la comédie son métier.

C’est d’abord le théâtre qui ouvre ses portes à la jolie blonde. Elle apparaît sur les scènes de nombreux théâtres entre 1995 et 2004. Le Radeau de la Méduse (1995) est rejoué plusieurs fois en province et au théâtre national de la Colline à Paris.

Malgré des essais au cinéma, c’est sur le petit écran que Claire Borotra connaît le succès. Après de multiples apparitions dans des téléfilms, sa carrière prend un tournant décisif. En 2003, elle devient l’héroïne de la saga de l’été Le Bleu de l’océan sur TF1. Son interprétation de Talia Vargas, une jeune fille bien déterminée à retrouver sa mère naturelle, la révèle au grand public – 9 millions de téléspectateurs répondent présents à chaque épisode.

Ses tournages se font alors plus nombreux et ses rôles plus importants. À la recherche de plus de liberté sur le plan créatif, elle monte avec son mari, Jérôme Anger, sa propre société de production. Elle produit et écrit le téléfilm Les Enfants j’adore ainsi que la série Vive les vacances (2008). En 2009, elle préside le jury du 16ème Prix du producteur français de télévision.

En 2016, elle prête ses traits à la légendaire Marilyn Monroe, dans Marylin, intime, au festival off d’Avignon et au théâtre du Rond-Point à Paris.

En 1996, elle rencontre l’acteur Jérôme Anger. Le couple donne naissance à Alaïs en 2001 et Arthur en 2008. Ils se séparent quelques années plus tard.