Natural de Sydney, posee la camaleónica capacidad de poder cambiar de drásticamente de registro de un film a otro. Dotada de un etérea belleza, cautivadora presencia en pantalla y talento innato, se está labrando una próspera y prometedora carerra en Hollywood.
Byrne ha podido ser vista recientemente en el papel de Briseis en Troya, la historia de la guerra de Troya según la narró Homero en el poema épico La Ilíada. Troya, dirigida por Wolfgang Petersen, cuenta en su reparto con la presencia estelar de Brad Pitt, así como también con Eric Bana, Orlando Bloom, Julie Christie, Peter O’Toole, Sean Bean y Diane Kruger. La película se rodó en Londres, Malta y México.
Byrne consiguió fama internacional cuando fue escogida para el papel de la fiel asistenta de la reina Amidala (Natalie Portman), Dormé, en Star Wars Episodio II: El Ataque de los Clones, de George Lucas. Dormé se ha convertido en un personaje de culto, con un forum por Internet llamado "Dormé Forever" dedicado a ella así como un lobby de presión para conseguir que la compañía juguetera Hasbro saque al mercado una figura de Dormé.
Byrne pasó de Star Wars a un papel principal en I Capture the Castle, una película romántica ambientada en los años 30 basada en el libro homónimo de Dodie Smith.
Byrne protagonizó various series y programas en la television australiana mientras se graduaba en el Australian Theatre for Young People. Después se matriculó en Arte en la Sydney University. En 1999, la carrera de Rose se catapultó en Australia con su papel de Alex en Two Hands, un film de cine negro de Gregor Jordan, que también contaba en su reparto con un por entonces casi desconocido Heath Ledger. El film fue un éxito y consiguió el aplauso unánime de público y crítica.
La siguiente película de Byrne como protagonista fue en la surrealista The Goddess of 1967, de Clara Law, trabajo que le valió la Copa Volpi a la Mejor Actriz en la edición de 1999 del Festival de Venecia. Después vino la aclamada My Mother Frank, co-protagonizada por Sinead Cusack, Sam Neill y Matthew Newton. Byrne vive a caballo entre Los Angeles y Sydney. Cuando tiene unos días libres, le gusta leer, el excursionismo y relajarse en casa.