早年经历
米歇尔•莫娜汉于1976年出生在美国中西部爱荷华州布勘纳县人口不足一千的小镇温思罗普，她的父亲是一位工厂工人和半个农民，母亲则在家里开设了一家幼儿园，米歇尔还有两位哥哥。高中毕业后她进入芝加哥哥伦比亚学院主修新闻，另一部分时间兼职做起了模特，米歇尔•莫娜汉曾在米兰以及亚洲的新加坡、东京和香港等地走秀，与此同时她也逐渐对表演产生了兴趣。
演艺经历
2000和2001年她分别客串了电视剧《年轻的美国人》和《法律与秩序 特别受害者》，并和多位模特一起出演了影片《Perfume》。2002年，戴安•琳恩和理查•基尔的《不忠》中也有她的一个小角色，同时莫娜汉因为拍摄的Stayfree、Secret Sheer等广告而开始小有名气，之后，她出演的FOX电视剧《Boston Public》开播。一季的电视剧演出之后，米歇尔•莫娜汉通过《It Runs in the Family》和《Winter Solstice》回到大银幕，之后又在影片《碟中谍3》和《史密斯夫妇》中亮相，她在《地狱神探》中的戏份在后期制作中被剪到只剩一句台词，《辛瑞那》中则一个镜头也不剩，原因是为了影片的长度考虑。2005年的《亲亲，撞撞》是莫娜汉首部担任女主角的影片，同小罗伯特•唐尼、瓦尔•基尔默合作，同周上映的《北方风云》中则为查理兹•塞隆和肖恩•宾配戏。让米歇尔•莫娜汉成名的作品是2006年汤姆•克鲁斯的《碟中谍3》，她在片中饰演伊森•亨特深爱的未婚妻。2007年，她在本•斯蒂勒执导的《心碎度蜜月》担任女主角，此外还主演了演员本•阿弗莱克的导演处女作《Gone, Baby, Gone》，与导演的弟弟卡西•阿弗莱克和老戏骨摩根•弗里曼共同主演，影片是根据《神秘河》的原作者Dennis Lehane的另一部小说改编。
2008年5月13日，由米歇尔•莫娜汉和帕特里克•德姆西主演的影片《男伴娘》在德国柏林举行首映式，两位主演均出席。2010年11月5日，她出演的《预产期》登陆北美院线。
在2011年的影片《源代码》中，她饰演克里斯蒂安一角。