Скарлет Ингрид Йохансон е родена на 22 ноември 1984 г. в Манхатън, Ню Йорк, Ню Йорк. Майка ѝ, Мелани Слоун, е от еврейско семейство от Бронкс, а баща ѝ, Карстен Йохансон, е архитект от датски произход от Копенхаген. Има сестра, Ванеса Йохансон, която също е актриса, брат, Адриан, брат близнак, Хънтър Йохансон, роден три минути след нея, и полубрат по бащина линия, Кристиан. Дядо ѝ е писателят Ейнер Йохансон.
Йохансон започва да се занимава с актьорско майсторство още в детството си, след като майка ѝ започва да я води на прослушвания. Професионалният ѝ актьорски дебют е на осемгодишна възраст в извънбродуейската постановка "Sophistry" с Итън Хоук в нюйоркския Playwrights Horizons. Участва в прослушвания за реклами, но приема отхвърлянето толкова тежко, че майка ѝ започва да я ограничава до пробите за филми. Филмовият ѝ дебют е на деветгодишна възраст, като дъщерята на героя на Джон Ритър във фентъзи комедията "Север" (1994). След второстепенни роли в Just Cause (1995), като дъщерята на героя на Шон Конъри и Кейт Капшоу, и If Lucy Fell (1996), тя играе ролята на Аманда в Manny & Lo (1996). Изпълнението ѝ в Manny & Lo ѝ носи номинация за наградата "Независим дух" за най-добра главна женска роля и положителни отзиви, като в един от тях се отбелязва, че "[филмът] ви допада до голяма степен заради чара на ... Скарлет Йохансон", а критикът от San Francisco Chronicle Мик Ласал коментира нейната "спокойна аура" и пише: "Ако успее да премине през пубертета с тази аура необезпокоявана, тя може да стане важна актриса".
След като се появява в незначителни роли във филмите "Падение" (1997 г.) и "Сам вкъщи 3" (1997 г.), Йохансон привлича широко разпространено внимание с изпълнението си в "Шепнещият коне" (1998 г.), режисиран от Робърт Редфорд, където играе Грейс Маклийн, тийнейджърка, травмирана от инцидент при езда. За филма тя получава номинация за наградата на Асоциацията на филмовите критици в Чикаго за най-обещаваща актриса. През 1999 г. се появява във филма "Моят брат прасето" (1999) и в музикалния клип към сингъла на Манди Мур "Candy". Въпреки че филмът не е касов успех, тя получава похвали за пробивната си роля в "Призрачен свят" (2001), на която се приписва "чувствителност и талант, [които] опровергават възрастта ѝ". Участва и в мрачната драма на братя Коен "Човекът, който не беше там" (2001), в ролята на Били Боб Торнтън и Франсис Макдорманд. Участва в комедията на ужасите "Осмокраки изроди" (2002 г.) с Дейвид Аркет и Кари Вурер.
През 2003 г. е номинирана за две награди "Златен глобус", една за драма (Момичето с перлената обица (2003)) и една за комедия (Изгубени в превода (2003)) - нейната пробивна роля, в която играе срещу Бил Мъри, получава възторжени отзиви и награда за най-добра актриса на филмовия фестивал във Венеция. Сред филмовите ѝ роли са възхваляваният от критиката филм на братя Вайц "В добра компания" (2004 г.), както и главната роля срещу Джон Траволта в "Любовна песен за Боби Лонг" (2004 г.), която ѝ носи трета номинация за "Златен глобус".
Тя отпада от Мисия: Impossible III (2006) поради конфликти в графика. Следващата ѝ филмова роля е в "Островът" (2005) заедно с Юън Макгрегър, който получава слаби отзиви от американската критика. След това се появява във филма на Уди Алън Match Point (2005) и отново е номинирана за наградата "Златен глобус". През май 2008 г. издава албума си "Anywhere I Lay My Head", колекция от кавъри на Том Уейтс с една оригинална песен. Също така през същата година тя участва във филма на Франк Милър "Духът" (2008), във филма на Уди Алън "Вики Кристина Барселона" (2008) и играе Мери Болейн срещу Натали Портман в "Другото момиче на Болейн" (2008).
Оттогава насам се появява като част от актьорския ансамбъл в романтичната комедия He's Just Not That Into You (2009), екшъна за супергерои Iron Man 2 (2010), комедийната драма We Bought a Zoo (2011) и се снима като оригиналната кралица на вика Джанет Лий в Hitchcock (2012). След това изиграва героинята си Черната вдовица в хитовите екшъни Отмъстителите (2012 г.), Капитан Америка: Зимният войник (2014), Отмъстителите: Ерата на Ултрон (2015), Капитан Америка: Гражданска война (2016 г.), Отмъстителите: Безкрайна война (2018 г.), Отмъстителите: Ендгейм (2019) и Черната вдовица (2021), а също така оглавява научнофантастичния екшън трилър Люси (2014), който е касов успех. С вече повече от десетилетие работа зад гърба си Скарлет доказа, че е една от най-талантливите млади актриси в Холивуд. Други нейни главни роли са в научнофантастичния екшън трилър Ghost in the Shell (2017) и мрачната комедия Rough Night (2017).
Скарлет и канадският актьор Райън Рейнолдс са сгодени през май 2008 г. и сключват брак през септември същата година. През 2010 г. двойката обявява раздялата си, а впоследствие се развежда година по-късно. През 2013 г. тя се сгодява за френския журналист Ромен Дариак, двойката се жени година по-късно. През януари 2017 г. двойката обявява раздялата си, а впоследствие се развежда през март същата година. Двамата имат дъщеря, Роуз Дороти Дауриак (родена през 2014 г.). - И.И. превод