Camilla Belle Routh nasce a Los Angeles da padre americano, il manager Jack Routh, e madre brasiliana, l'ex stilista Deborah Gould che ora è la sua agente, e viene lanciata quasi in fasce nel mondo dello spettacolo: partecipa a numerosi spot pubblicitari fin dai nove mesi. All'età di nove anni debutta invece sul grande schermo grazie ad Alfonso Cuaròn che la vuole nel suo La piccola principessa (1995). Due anni più tardi è nel cast de Il mondo perduto: Jurassic Park di Steven Spielberg, primo sequel del fortunatissimo Jurassic Park, nel quale recita accanto a Julianne Moore e Vince Vaughn, mentre nel 1998 la ritroviamo in Amori & incantesimi di Griffin Dunne.
Negli anni successivi lavora soprattutto per la televisione fino a quando, nel 2005, la regista Rebecca Miller la sceglie come coprotagonista per The Ballad of Jack and Rose in cui interpreta la figlia adolescente di Daniel Day-Lewis. Dall'anno successivo si ritrova spesso in ruoli di protagonista: nel 2006 è la protagonista del film indipendente Kidnapped - Il rapimento, l'anno dopo è la protagonista del thriller The Quiet - Segreti svelati diretto da Jamie Babbit e dell'horror Chiamata da uno sconosciuto, remake di Quando chiama uno sconosciuto di Fred Walton, diretto dal Simon West di Lara Croft: Tomb Raider.
Nel 2008 è invece la donna preistorica, ancora protagonista, del film diretto e prodotto da Roland Emmerich 10000 AC che ricostruisce l'alba della civiltà con un massiccio utilizzo di effetti speciali.
Successivamente ha fatto parte del cast di Push di Paul McGuigan con Dakota Fanning e il brasiliano À deriva diretto da Heitor Dhalia in cui recita accanto a Vincent Cassel.
Tra le sue interpretazioni più recenti la commedia From Prada to Nada e Bumped, del 2012. E' stata sentimentalmente legata al cantante Joe Jonas.
2005 Candidatura Miglior attore/attrice esordiente per La storia di Jack e Rose
2009 Recitazione
2008 Recitazione
2006 Recitazione
2001 Recitazione
In Love Is All You Need? i due attori intrecceranno una relazione eterosessuale in un mondo alternativo in cui la regola è l'omosessualità.
Il popolare attore, nei panni dell'arcangelo Gabriele, avrà il compito di vegliare sulle porte del Paradiso. Camilla Belle potrebbe affiancarlo nei panni di Eva.
La bella attrice affiancherà il veterano Wiliam H. Macy nell'adattamento del colorito romanzo di Elmore Leonard.
L'attrice parteciperà alla pellicola Zebras, ambientata in Sud Africa. Protagonista del film è il popolare Ryan Kwanten, star di True Blood.
Tre delle attrici che compongono il cast, Virginia Madsen, Camilla Belle ed Anna Anissimova, insieme al regista Trent Cooper hanno raccontato il film che vede protagonista Kevin Spacey alla stampa berlinese.