Amy Lou Adams 1974. augusztus 20-án született az olasz Vicenzában, Veneto régióban, Richard Kent és Kathryn amerikai szülők negyedik gyermekeként. Négy fiútestvére és két lánytestvére van. Édesapja amerikai katona volt, aki Amy születésekor a közeli városkában állomásozott, majd családját bázisról bázisra vándorolt, míg végül letelepedtek a coloradói Castle Rock-ban.

Mikor betöltötte a 18. életévét, az egyik Gap boltban dolgozott eladóként, valamint színházakban lépett fel. A ballagása után néhány héttel megkapta első állását hostessként a Hootersnél. Később Amy táncosként kezdett dolgozni a Boulders és a Country Vacsoraszínháznál, valamint a Heritage Square Koncertközpontban. 2000 és 2002 között egy sor kisebb filmben kapott szerepet, ilyen például a Tengerparti diliparti, az Azok a 70-es évek show-ban, a Bűbájos boszorkákban, a Buffy, a vámíprok rémében, a Smallville-ben.

Az Éjszaka a múzeumban 2-ben, Ben Stiller oldalán láthattuk. A film a 2009-ben 15,3 millió dolláros bevételt termelt, amivel megelőzte a Tháerminátor - Megváltást. Habár a film vegyes értékelést kapott, a legtöbb kritika dicsérte Amy alakítását. Azok közül, akik pozotívan értékelték, szemeztünk néhányat. Például Michael Phillips (Chicago Tribune) emelkedik ki, aki szerint a filmet radikálisan javítja, akármikor Amy Adams felbukkan Amelia Earhartként... ő fantasztikus — egy ragyogó képernyős jelenség. Owen Gleiber (Entertainment Weekly) szerint az Éjszaka a múzeumban 2-nek számos élete van. De Adams az, aki mindennek spirituszt ad.  Roger Ebert úgy véli, hogy ő volt az egyetlen színész, aki meghaladja az elvárást. A film rendezője, Shawn Levy úgy nyilatkozott róla: Nem tudom, hogy van-e jobb színésznő az ő generációjában.

2013-ban Lois Lanet alakította Henry Cavill oldalán, aki pedig Superman bőrébe bújt Az acélember című DC képrgény feldolgozásban. Azóta Amy is már  többször bújt Lois szerepébe, hogy a képernyőn elválaszthatatlanok legyenek.