Rođena je kao treće dijete jazz muzičara i plivačice (koja je nastupala i sa slavnom Esther Williams u filmovima). Još od djetinjstva je govorila da će biti glumica. U pubertetu je plivala, plesala, vježbala gimnastiku i u šesnaestoj godini, savršenog tijela pobjedila na Miss Junior izvodeći pjesmu iz mjuzikla Moja lijepa gospođice. Početkom 1970-ih odlazi u New York gdje joj ugovor za fotomodela nudi Eileen Ford (Ford Modeling Agency). Između snimanja i revija uspjela je pohađati časove glume, a u raznim klubovima nastupala je pod pseudonimomChelsea.
Godine 1976. Basinger se seli u Los Angeles i doživljava svoj prvi napad panike, nakon kojeg 6 mjeseci nije izlazila iz kuće. Prvi nastupi bili su joj u TV-serijama Čarlijevi anđeli i Six Million Dollar Man, a prva filmska uloga u Hard Country. Pažnju na sebe privukla je nakon objavljivanja slika u magazinu Playboy, pa je uslijedila i uloga Bondove djevojke u filmu Nikad ne reci nikad sa Seanom Conneryjem kao Jamesom Bondom. Nakon toga je glumila s Burtom Raynoldsom i Robertom Redfordom, ali u erotsku zvijezdu promaknula ju je uloga u filmu 9 1/2 sedmica s Mickeyem Rourkeom.
Nakon filma Batman snimala je lošije filmove, a odbijala uloge u filmovima koji su kasnije postali hit poput Sirovih strasti. Onda su uslijedile i krize u privatnom životu, promašena investicija od 20 miliona dolara u kupovinu gradića Braselton i objava bankrota nakon sudske odredbe o plaćanju odštete za film Boxing Helena. U to vrijeme sklapa brak s Alecom Baldwinom, s kojim ima kćerku (Ireland Eliesse). Nakon poroda ponovno jako pati od agorafobije i povlači se iz javnosti, sve do ponude za film L.A. povjerljivo (1997) i uloge zanosne plavuše za koju je dobila Oscara. Zahvaljujući toj ulozi, postaje jedna od najbolje plaćenih holivudskih glumica, ali se ponovno povlači, a brak s Baldwinom se raspada.
