Fille d'avocats, rien ne semble prédestiner la jeune Alexandra à embrasser une carrière dans le monde du cinéma. Pourtant, elle rêve d'être actrice depuis son plus jeune âge et décroche un premier rôle à 16 ans, dans le soap La Force du destin.

Entre 2005 et 2009, la jeune actrice doit se contenter de brèves apparitions à la télévision, dans des séries populaires comme Les Soprano, New York Police Judiciaire, Life On Mars ou Nurse Jackie. Il faut attendre 2010 pour la voir dans un vrai rôle sur grand écran, dans le blockbuster fantastique Percy Jackson le voleur de foudre signé Chris Columbus. Elle incarne Annabeth Chase, la fille d'Athena (Melina Kanakaredes), un personnage qu'elle retrouve en 2013 dans la suite du film Percy Jackson : la mer des monstres.

Grâce à Percy Jackson, ses rôles prennent plus d'ampleur. Toujours présente à la télévision par le biais de personnages cette fois plus identifiables (elle est Kate, le grand amour de Matt Bomer dans FBI : duo très spécial), l'actrice se fait peu à peu une place sur grand écran. Après la comédie potache des frères Farrelly Bon à tirer, son premier rôle principal la plonge dans l'horreur grâce à Texas Chainsaw 3D.

Après ces expériences sur grand écran, la belle Alexandra rejoint le casting de la série policière à succès True Detective en 2014. Elle prête ses traits au personnage de Lisa, la maîtresse sexy de Woody Harrelson. Se mettant littéralement à nue pour la série, la comédienne se fait remarquer l'année suivante par les producteurs du blockbuster hollywoodien San Andreas, film catastrophe dans lequel elle incarne la fille de Dwayne Johnson, pilote d'hélicoptère qui tente de porter secours aux victimes d'un séisme cataclysmique.

Concernant ses projets, la jeune femme est en en ce moment en tournage de The Layover, comédie romantique réalisée par William H. Macy. On la retrouvera également prochainement dans The Choice, drame réunissant Teresa Palmer, la jolie blonde de Warm Bodies et Benjamin Walker, l'ex Abraham Lincoln du film Abraham Lincoln Chasseur de vampires. A noter que la belle a également tourné dans Burying the ex, nouveau film du réalisateur culte de Gremlins, Joe Dante. Comme à son habitude, le cinéaste dépeint une histoire insolite, celle de Max (Anton Yelchin) qui se retrouve confronté à la résurrection de sa petite amie (Ashley Greene) alors qu'il l'a déjà oublié dans les bras d'Olivia (Alexandra Daddario).

La comédienne retrouve ensuite Dwayne Johnson dans Baywatch, l'adaptation cinéma de la série télévisée Alerte à Malibu. La magnifique Alexandra enfile donc le célèbre maillot de bain rouge aux côtés de Zac Efron et Kelly Rohrbach. Elle passe également par la case télévision avec le rôle de Natacha Rambova dans la saison 5 d'American Horror Story.