Claire Catherine Danes es hija del fotógrafo Chris Danes y de la pintora Carla Danes. Tiene un hermano mayor llamado Asa.
En 1988 comenzó sus estudios de interpretación en el Lee Strasberg Studio, continuados en la Professional Performing Arts School y en la Universidad de Yale.
Su primer trabajo como actriz fue en la serie de televisión "My so-called life" (1994), papel que consiguió tras acudir a un casting para "La lista de Schindler".
Posteriormente Steven Spielberg quiso que Claire apareciese en su cinta, pero Claire declinó la oferta ya que no quería interrumpir sus estudios mientras rodaban en Polonia, país en el cual se grababa la película.

En el cine debutó con "Mujercitas" (1994), la adaptación del clásico escrito por Louise May Alcott dirigida por Gillian Armstrong.
Alcanzaría la fama gracias a "Romeo y Julieta", film dirigido por Baz Luhrmann y co-protagonizado por Leonardo Di Caprio.
Fue novia de Matt Damon y Andrew Dorff (hermano de Stephen Dorff).
Su actual pareja es el músico Ben Lee.   

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