Bigelow werd geboren in Californië als enig kind van een manager in een verffabriek en een bibliothecaris.
Ze studeerde af aan de universiteit en gaf les aan het California Institute of the Arts.
Ze trouwde in 1989 met de bekende regisseur James Cameron en scheidde van hem in 1991. De twee staan sindsdien op goede voet met elkaar, wat tot uiting kwam in hun samenwerking voor de film
Strange Days (1995).
Bigelow won een Oscar voor Beste Regie voor het oorlogsdrama "The Hurtlocker" (2008) in 2010. Ze is de eerste vrouw de deze prijs in ontvangst mocht nemen.
Trivia
Haar ex-man James Cameron werd genomineerd voor de Oscar voor Beste Regie voor
Avatar, maar Bigelow ging er met de prijs vandoor.
