Cameron Michelle Diaz 1972. augusztus 30-án született San Diegóban, Kaliforniában.
Édesapja Emilio, kubai-amerikai származású olajfúró brigádvezető.
Édesanyja Billie német származású export ügynök.
Testvére: Chimene.Cameron a testvérével Long Beach-en nőtt fel. A Long Beach Polytechnic Középiskolában érettségizett, és egy éven keresztül a színjátszókör tagja volt.
Cameront 16 évesen egy hollywoodi partin kiszúrta egy fotós és ajánlotta neki, hogy jelentkezzen az Elite Modellügynökségnél.
Olyan cégeknek készült fotósorozata, mint a Calvin Klein vagy Levi's. 1990-ben a Seventeen magazin címlaplánya lett.
Diaz megfogadta a tanácsát, elhagyta otthonát és a
következő 5 évben állandóan változtatta lakhelyeit: élt Japánban, Ausztráliában, Mexikóban, Marokkóban és Párizsban. Modellként dolgozott.
21 évesen visszatért Kaliforniába, elment A Maszk című film szerepválogatására, bár semmilyen színészi gyakorlata nem volt, őt választották a film női főszerepére Jim Carrey oldalán. A következő 3 évben kis költségvetésű független filmekben szerepelt.
A Féktelen Minnesotában Keanu Reeves partnere volt, a Hullázó kedélyekben Harvey Keitel feleségét játszotta. A főáram filmekbe az Álljon meg a nászmenet című
alkotással tért vissza Julia Roberts partnereként 1997-ben., aki az UNOCAL olajtársaságnál dolgozott több, mint 20 évig, és 2008-ban elhunyt.