Née à Oslo d'un père somalien et d'une mère norvégienne, Alisha Ilhaan Bø grandit d'abord en Norvège. À l'âge de trois ans, la famille s'installe à New York avant que sa mère ne se remarie avec un Américain et ne déménage à Los Angeles. Elle y suit sa scolarité à la George Ellery Hale Middle School puis au lycée El Camino Real. C'est au sein de son établissement qu'elle participe aux cours d'art dramatique avant de quitter le lycée pour se consacrer entièrement à sa carrière.

Au cinéma, elle débute dès 2008 dans le film d'horreur Amusement en incarnant une version jeune du personnage principal. On la retrouve ensuite dans Paranormal Activity 4 en 2012. Elle varie par la suite les genres en apparaissant dans la comédie Pom-Pom Ladies aux côtés de Diane Keaton et dans Yes, God, Yes en 2019. Plus récemment, elle s'illustre dans des films indépendants comme When You Finish Saving the World et Si tu me venges.

Sa carrière télévisuelle démarre par des rôles d'invitée dans des productions majeures comme Modern Family, NCIS et Ray Donovan. Sa notoriété mondiale explose en 2017 lorsqu'elle obtient le rôle poignant de Jessica Davis dans la série à succès 13 Reasons Why. En 2023, elle confirme son statut en tenant l'un des personnages principaux de la série historique d'époque The Buccaneers qui se déroule dans le Londres de la fin du 19ème siècle.