Миа Васиковска родилась 25 октября 1989 года в столице Австралии — Канберре, там же и выросла вместе со старшей сестрой и младшим братом. Её мать — Мажена Васиковска, фотограф по профессии, имеет польские корни, отец — Джон Рид, тоже фотограф и преподаватель. С 8 лет занималась в балетной студии и мечтала выступать на большой сцене.
В пятнадцать лет Васиковска получила первое приглашение на участие в съёмках. Тогда она сыграла роль в австралийской криминальной драме «Беспредел на окраине». В 2007 году ей предложили роль в австралийских драмах «Козет» и «Кожа».
Спустя некоторое время Васиковска появилась на широком экране в триллере «Крокодил» (2007), драме «Сентябрь» (2007), военном триллере «Вызов», в сериале «Лечение» (2008—2009) и в короткометражном фильме «Я люблю Сару Джейн» (2008). Позже она сыграла Элинор Смит в американской драме «Амелия» (2009).
В 2010 году состоялась премьера фэнтези-фильма «Алиса в Стране чудес» режиссёра Тима Бёртона, в котором роль Алисы досталась Васиковске и принесла ей большую популярность. В 2013 вышел фильм Джона Кёррана «Тропы», в котором Миа сыграла известную путешественницу Робин Дэвидсон.
В 2015 году исполнила роль Эдит Кушинг в фильме Гильермо дель Торо «Багровый пик», а через год продолжила роль Алисы в фильме «Алиса в Зазеркалье».
В 2018 году снялась в комедийном вестерне Дэвида и Натана Зеллнеров «Девица», воссоединившись со своим коллегой по фильму «Звёздная карта» Робертом Паттинсоном, и в триллере Николя Пеше «Пирсинг», основанном на одноимённом романе Рю Мураками 1994 года.
Личная жизнь Васиковска живёт в Бронте, Новый Южный Уэльс. В свободное время увлекается фотографией, часто ведет хронику своих путешествий и делает снимки на съёмочных площадках. Во время съёмок фильма «Джейн Эйр» в один из её костюмов был вшит потайной карман, чтобы спрятать цифровую камеру, которую она использовала между дублями. Один из её снимков со съемочной площадки, на котором изображены Фукунага и Джейми Белл, был отобран в финал Национальной премии «Фотографический портрет», организованной Национальной портретной галереей Австралии 24 февраля 2011 года.
С 2013 по 2015 год встречалась с актёром Джесси Айзенбергом, партнёром по фильму «Двойник».
