Ранняя жизнь
Рэйчел Ханна Вайс родилась в Лондоне 7 марта 1970 года. Её отец, Джордж Вайс, по национальности еврей, родился в Венгрии и впоследствии стал изобретателем. Вместе со своей семьёй ему пришлось бежать в Англию, чтобы избежать преследования нацистами. Мать Рэйчел, Эдит Рут (в девичестве Тайх (Teich)), родилась в Вене и имеет еврейские, «венско-католические» и итальянские корни. Её дед со стороны матери, Александер Тайх, был секретарём «Всемирного союза еврейских студентов (англ.)русск.», а одна из её прабабушек по материнской линии происходила из Италии. По словам Рэйчел, она выросла в «интеллектуально-заумном еврейском доме» и считает себя еврейкой. У актрисы есть сестра Минни, художник по профессии.

Вайс изучала английскую литературу в Кембриджском университете. Во время обучения она участвовала в различных студенческих постановках, а также была одной из основателей студенческой драматической группы под названием Cambridge Talking Tongues.

Кино
Роль, которая принесла ей успех, была в постановке пьесы под названием Design for Living в 1994 году на сцене театра Gielgud Theatre. В это время у Рэйчел уже был опыт работы на телевидении, и она продолжила свою карьеру в том же году в фильме «Цепная реакция», после чего снялась в фильме Бернардо Бертолуччи «Ускользающая красота». За этим последовали другие, ставшие популярными, фильмы с её участием, как, например, «Мумия» (1999 год) и «Константин: Повелитель тьмы» (2005 год).

В 2005 году Вайс снялась в фильме «Преданный садовник», который основан на одноимённой книге Джона ле Карре. За роль в этом фильме в 2006 году она получила награды «Золотой глобус» и «Оскар» в номинации «Лучшая актриса второго плана».

В конце 2006 года на мировые экраны вышел фильм «Фонтан», автором сценария и режиссёром которого был её жених — Даррен Аронофски. Кроме того, в 2006 году Вайс сыграла в фильме «Мои черничные ночи» культового режиссёра Вонга Карвая.

Личная жизнь
Летом 2001 года Вайс начала встречаться с режиссёром Дарреном Аронофски, с которым познакомилась во время работы над пьесой «Образ вещей». В 2002 году Вайс переехала к Аронофски в Нью-Йорк. В 2005 году пара обручилась. Их сын, Генри, родился 31 мая 2006 года. В ноябре 2010 года Вайс и Аронофски объявили о расставании.

В декабре 2010 года Вайс начала встречаться с актёром Дэниелом Крэйгом. Они поженились 22 июня 2011 года на тайной церемонии в Нью-Йорке, в числе гостей на которой присутствовали лишь четыре человека, включая дочь Крэйга и сына Вайс. 1 сентября 2018 года стало известно, что у пары родилась дочь.