Au moment d'aborder le rôle qui changera sa vie, Sigourney Weaver est relativement inconnue. Habituée des planches de Broadway, elle avait débuté deux ans plus tôt devant la caméra de Woody Allen (Annie Hall) sans pour autant percer à Hollywood. Quand elle passe le casting de Alien, le huitième passager, les autres rôles ont déjà été distribués... Sigourney Weaver tournera d'ailleurs ses essais dans les décors du film, alors en pleine finalisation. Impressionnés par sa performance, Ridley Scott et ses producteurs l'engagent et décident même de modifier le scénario du long métrage, faisant de Ripley la véritable héroïne du film et de la future franchise Alien... et de la comédienne une icône de la SF.
Fille du président de la chaîne NBC Sylvester Weaver et de la comédienne anglaise Elizabeth Inglis, Sigourney Weaver suit des cours d'art dramatique dès le lycée, décroche son diplôme d'anglais à Stanford et s'inscrit à la Yale School of Drama de New York. Elle débute sa carrière artistique au théâtre puis à la télévision, avant d'effectuer ses premiers pas au cinéma sous la direction de Woody Allen en 1977. Elle accède au rang de star en 1979, dès son troisième film, avec le personnage d'Ellen Ripley, persécuté par l'Alien de Ridley Scott, rôle pour lequel elle est citée au BAFTA de la Meilleure actrice.
Dans les années 80, cette grande brune (environ 1m80) n'hésite pas à se démarquer de l'héroïne qui l'a fait connaître en s'illustrant dans des registres aussi variés que le drame de guerre (L'Année de tous les dangers, 1982) et la comédie fantastique (S.O.S. fantômes, 1984). Aimant incarner des femmes au caractère bien trempé, elle est la business-woman arriviste et impitoyable de Working girl (1988) et la scientifique déterminée Dian Fossey de Gorilles dans la brume (id.), deux films qui lui valent à nouveau deux nominations aux Oscars. Sigourney Weaver n'en oublie pas moins l'officier Ripley qu'elle retrouve pour trois autres épisodes de la célèbre saga fantastique : Aliens le retour (1986) de James Cameron, Alien³ (1992) de David Fincher et Alien, la résurrection (1997) de Jean-Pierre Jeunet.
Les années 90 sont marquées par ses personnages de femme abusée réclamant vengeance dans La Jeune fille et la mort (1994), de criminologue paranoïaque dans le thriller Copycat (1996) et de sorcière dans Blanche-Neige : le plus horrible des contes (1997). Après le drame Une carte du monde (1999), Sigourney Weaver tourne coup sur coup cinq comédies : Galaxy Quest, où elle joue une actrice sur le déclin, Company man (2000), Beautés empoisonnées (2001), où elle prête ses traits à une manipulatrice, Séduction en mode mineur (2002), où elle s'attire les faveurs d'un adolescent, et La Morsure du lézard (2003). Mais le fantastique la rattrape en 2003 : elle intègre le prestigieux casting du Village de M. Night Shyamalan.
En 2007, elle est à l'affiche du drame Snow Cake, dans lequel elle incarne une femme autiste face à celui, interprété par Alan Rickman, qui causa la mort de sa fille unique. La même année, elle prête également sa voix à l'affreuse belle-mère du film d'animation Cendrillon & son prince (pas trop) charmant. Un exercice qu'elle réitère en 2008 avec WALL·E, dans lequel elle incarne la voix de l'ordinateur de bord du vaisseau spatial. Toujours en 2008, Sigourney Weaver obtient des rôles secondaires dans Soyez sympas, rembobinez de Michel Gondry et Angles d'attaque de Pete Travis, film dans lequel elle partage la vedette avec entre autres Dennis Quaid, Forest Whitaker et une certaine Zoe Saldana.
Une actrice qu'elle retrouve en 2009, sur la planète Pandora, aux côtés de James Cameron (23 ans après Aliens le retour), pour l'événement Avatar. Sigourney Weaver y interprète la scientifique en charge de l'expérience permettant au personnage Jake Sully, incarné par Sam Worthington, de contrôler le corps cloné d'un habitant de la planète Pandora. Un personnage qu'elle devrait reprendre dans Avatar 2 en 2016... après avoir retrouvé Ridley Scott sur le peplum Exodus: Gods And Kings.