Inizialmente cerca di affermarsi come cantante, partecipando nel 1994 anche alla trasmissione Karaoke, condotta da Fiorello, in cui la dodicenne Laura, tutta boccoli, a Marsciano mostra una grinta inaspettata. La sua carriera prende un’altra strada quando nel 1996vince il concorso di bellezza Miss Teenager. Nonostante questo, continua a coltivare il suo talento canoro e incide due dischi in lingua inglese. Nel 2000 debutta come attrice nella soap opera di Rai 3, Un posto al sole, a cui fanno seguito: Compagni di scuola con Massimo Lopez, Carabinieri, Diritto di difesa, Incantesimo 7 e altri ancora.
Passa quindi al cinema, e nel 2004 recita nel film Mai + come prima di Giacomo Campiotti. Nel 2005 è protagonista, insieme a Kledi Kadiu, di Passo a due, film in cui, oltre che recitare, balla. Il salto di qualità[senza fon nella sua carriera di attrice avviene nel 2006 con il film di Paolo Sorrentino, L’amico di famiglia, a fianco di Giacomo Rizzo e Fabrizio Bentivoglio, e quello della regista Francesca Comencini, A casa nostra, con Valeria Golino e Luca Zingaretti.
Nel 2007 è protagonista, insieme a Riccardo Scamarcio, di Ho voglia di te, film diretto da Luis Prieto, tratto dal romanzo omonimo di Federico Moccia. Nello stesso anno ritorna sul piccolo schermo con la miniserie tv Rino Gaetano – Ma il cielo è sempre più blu, regia di Marco Turco. Nel 2008 è protagonista nel film Il mattino ha l’oro in bocca, un film autobiografico tratto dal libro di Marco Baldini sul gioco d’azzardo.
Nel 2009 torna sul grande schermo con quattro film: Baarìa, regia di Giuseppe Tornatore, dove ha un piccolo ruolo; Il caso dell’infedele Klara, regia di Roberto Faenza, in cui Claudio Santamaria e Laura Chiatti tornan a lavorare insieme. ; Gli amici del bar Margherita, regia di Pupi Avati, per tutto il film, indossa una parrucca; e Iago, regia di Volfango De Biasi. Nel 2010 è protagonista, nel ruolo di Lara, del film di Carlo Verdone, Io, loro e Lara, e appare inoltre nel film Somewhere, della regista statunitense Sofia Coppola. Sempre nello stesso anno presta la sua voce a Rapunzel, protagonista del film Disney Rapunzel – L’intreccio della torre, liberamente ispirato alla fiaba classica Raperonzolo dei fratelli Grimm. Nel film interpreta anche le canzoni.
Il 21 febbraio 2010 si esibisce come cantante nella trasmissione Che tempo che fa, duettando con Cristiano De André sulle note della “Canzone dell’amore perduto” di Fabrizio De André.
L’11 gennaio 2013 debutta come conduttrice televisiva, al fianco di Max Giusti, Donatella Finocchiaro e Cristiano Malgioglio, nel varietà di Rai 1 Riusciranno i nostri eroi. Il 14 febbraio seguente partecipa come ospite alla terza serata del Festival di Sanremo, condotto da Fabio Fazio, dove duetta e premia Al Bano.
Nel 2014 interpreta Lilia la matrigna di Davide nella serie tv Braccialetti rossi. Nell’inverno 2015 ritorna nelle sale come co-protagonista nel film Il professor Cenerentolo, diretto ed interpretato da Leonardo Pieraccioni con Massimo Ceccherini e Flavio Insinna.
Nel 2017 entra nel cast di 1993, serie televisiva incentrata su Tangentopoli, trasmessa su Sky Atlantic.
