Née à Houston au Texas, Leven Rambin commence à jouer dans des pièces de théâtre à l'école, avant de décrocher son premier rôle dans le feuilleton quotidien All My Children, à seulement 13 ans. Elle y participe jusqu'en 2010 et parvient en parallèle à poursuivre ses études ainsi qu'à obtenir son diplôme. Ce rôle lui vaut plusieurs nominations, dont une pour un Emmy Award en tant que jeune actrice dans une série dramatique.

Sa première apparition au cinéma se fait aux côtés de Zooey Deschanel et Paul Dano, grâce au film Gigantic. Ensuite, elle fait battre le coeur de John Connor dans la série Terminator : Les Chroniques de Sarah Connor entre 2008 et 2009, et rejoint le casting de la saison 6 de Grey's Anatomy. Le docteur Mark Sloan voit sa vie bouleversée par l'arrivée de cette fille dont il ignorait l'existence. Après son rôle récurrent dans Les Sorciers de Waverly Place, elle enchaîne dans Les Frères Scott, avec le personnage de Chloe Hall, qui manque de faire adopter son enfant par Brooke et Julian.

C'est avec le premier Hunger Games qu'elle se fait véritablement connaître du grand public, en tant que Glimmer, adversaire sans pitié de Jennifer Lawrence et Josh Hutcherson. Elle apparait également dans une autre adaptation d'un livre pour jeunes adultes, cette fois de Percy Jackson: la mer des monstres, et y interprète Clarisse La Rue, fille du dieu Arès. Dans un registre plus sombre, elle joue la soeur de Rachel McAdams dans plusieurs épisodes de la saison 2 de True Detective.

En 2016, la jeune actrice trouble Aaron Paul, dans la série de Hulu, The Path, en prêtant ses traits à une ancienne camarade de classe qui refait surface dans sa vie. Sa carrière prend un tournant début 2018 avec Gone. Cette co-production internationale de TF1 lui permet de décrocher son premier rôle principal, celui de Kit "Kick" Lannigan, un agent des forces spéciales qui résout des affaires d'enlèvements et de disparitions.

Juliette Chiapello