Emmy Grey Rossum naquit le 12 septembre 1986 à New York, dans une famille qui allait connaître rapidement les aléas des séparations. Ses parents divorcèrent alors qu'elle n'avait que trois ans, en 1989, et sa mère l'éleva seule, transmettant à cette enfant précoce le goût des arts et de la musique. Ce contexte familial intime allait forger une personnalité à la fois déterminée et sensible, deux traits qui marqueraient durablement sa carrière artistique.
Dès l'âge de sept ans, Emmy Rossum rejoignit le Metropolitan Opera de New York, l'une des institutions lyriques les plus prestigieuses du monde. Elle y chanta à plusieurs reprises, se distinguant notamment dans une adaptation de Carmen mise en scène par Franco Zeffirelli, l'un des grands noms de la mise en scène lyrique internationale. Elle eut également l'occasion de partager la scène avec des ténors de renommée mondiale, dont Plácido Domingo, expérience formatrice au contact des plus grands interprètes de son époque. Cette immersion dans le monde de l'opéra à un âge si jeune façonna ses capacités vocales et artistiques bien avant que le cinéma et la télévision ne la réclament.
Sa scolarité prit un chemin singulier. Admise à la Spence School, établissement réputé de Manhattan, elle fut renvoyée en raison d'absences trop fréquentes, conséquence inévitable de son emploi du temps opératique chargé. Elle choisit alors de poursuivre ses études par Internet via des cours dispensés par l'Université Stanford, institution qu'elle réussit à intégrer et dont elle obtint les examens. Ce parcours scolaire atypique, entre l'opéra de Manhattan et l'enseignement universitaire à distance, illustre une adaptabilité peu commune.
Sa carrière cinématographique débuta en 2000 avec le film Songcatcher de Maggie Greenwald, dans lequel elle incarnait le personnage de Deladis Slocumb. La même année, elle apparaissait dans Fou d'elle de Steven Feder. En 2001, elle joua dans American Rhapsody d'Éva Gardos, interprétant Sheila à quinze ans, puis dans Happy Now? de Philippa Cousins. Ces premières apparitions posaient les bases d'une filmographie qui allait prendre un tournant majeur quelques années plus tard.
En 2004, Joel Schumacher lui confia le rôle de Christine Daaé dans son adaptation cinématographique de la comédie musicale Le Fantôme de l'Opéra. Ce rôle exigeant réunissait ses deux talents majeurs, le jeu dramatique et le chant, lui permettant notamment d'interpréter All I Ask of You, la sérénade romantique de Christine et Raoul sur les toits de l'Opéra, scène au cours de laquelle le Fantôme découvre leur grand amour. Cette production marqua sa consécration internationale et fit d'elle l'une des jeunes actrices les plus en vue d'Hollywood.
Sa carrière musicale prit aussi son essor dans les années qui suivirent. En 2007, elle sortit pour le label Geffen Records un EP de trois titres intitulé Inside Out. En 2013, elle publia son deuxième album, Sentimental Journey, reprenant de grands succès musicaux des années 1920 aux années 1960, démontrant un attachement sincère au répertoire classique américain et une voix capable de traverser les décennies sans se dénaturer.
C'est cependant à la télévision que la carrière d'Emmy Rossum allait trouver son expression la plus durable et la plus exigeante. En décembre 2009, elle rejoignit l'équipe de l'adaptation américaine de la série britannique Shameless, produite par la chaîne Showtime. Elle y tenait le rôle central de Fiona Gallagher, fille aînée d'une famille dysfonctionnelle de Chicago qui devait assurer à la fois la survie économique et affective de ses nombreux frères et sœurs en l'absence d'un père irresponsable. Ce rôle, exigeant et nuancé, lui permit de démontrer une palette d'émotions très étendue et de s'affirmer comme l'une des actrices les plus solides de sa génération. Le quatrième épisode de la septième saison, diffusé le 23 octobre 2016, marqua en outre ses débuts en tant que réalisatrice, ajoutant une nouvelle corde à son arc artistique. En août 2018, elle annonça son départ de la série au cours de la neuvième saison, qui débuta en septembre de la même année.
Sa vie personnelle fut également mouvementée. Elle entretint une relation avec l'acteur Topher Grace de 2005 à 2007, puis fut mariée à Justin Siegel de 2007 à 2009. Depuis 2013, elle partageait sa vie avec Sam Esmail, réalisateur et scénariste, avec qui elle se fiança en août 2015. Leur mariage fut célébré le 29 mai 2017 et ils devinrent parents d'une fille le 24 mai 2021. Elle avait par ailleurs un lien familial indirect avec le monde de la mode, étant la nièce par alliance de la créatrice Vera Wang, dont l'oncle fut marié à cette dernière de 1989 à 2012.
En mai 2022, elle incarnait le rôle titre de la mini-série Angelyne, nouvelle illustration de sa capacité à s'emparer de personnages complexes et emblématiques de la culture américaine. Actrice, chanteuse, réalisatrice, Emmy Rossum aura construit une carrière aux multiples dimensions, fidèle à la formation pluridisciplinaire que lui avait offerte dès l'enfance la scène du Metropolitan Opera de New York.
