Vera Ann Farmiga nació el 6 de agosto de 1973 en Clifton, Nueva Jersey, EE. UU.
Se crió en una comunidad ucraniana-estadounidense insular en Irvington, Nueva Jersey, con el ucraniano como su lengua materna. Aprendió inglés hasta que comenzó el kindergarten a los seis años. Asistió a la Escuela Católica Ucraniana St. John the Baptist en Newark, Nueva Jersey, y realizó una gira con un conjunto ucraniano de danza folclórica durante su adolescencia. Además de ser una bailarina folclórica semiprofesional, también es una pianista de formación clásica. Farmiga pasó a estudiar artes escénicas en la Universidad de Syracuse y se graduó con una Licenciatura en Bellas Artes en 1995.
Al año siguiente, comenzó su carrera profesional como actriz, haciendo su debut en Broadway como suplente en la obra Taking Sides. Sus créditos teatrales incluyeron actuaciones en La tempestad, Good, y The Seagull. Farmiga tuvo un papel principal en la serie de aventuras de fantasía de corta duración de Fox, Roar (1997).
En 1998, Farmiga hizo su debut en la pantalla grande en el drama Return to Paradise (1998). En 2003 Farmiga tuvo su gran papel como madre drogadicta, Irene Morrison, en la película de drama independiente Down to the Bone. Farmiga apareció junto a Leonardo DiCaprio y Matt Damon como la psiquiatra policial Dr. Madolyn Madden en el drama criminal Martin Scorsese Los infiltrados (2006). Por su actuación Farmiga fue nominada para el Premio Empire al Mejor artista revelación, y compartió con sus compañeros de reparto la nominación para el Premio del Sindicato de Actores por la Mejor actuación de un elenco en una película.
Farmiga interpretó el papel principal de Kate Coleman en el thriller psicológico La huérfana (2009) de Jaume Collet-Serra. También en ese mismo año, coprotagonizó como Alex Goran, una viajera frecuente, junto a George Clooney, en la comedia dramática de Jason Reitman Amor sin escalas.
El regreso de Farmiga a la televisión llegó en 2013, cuando comenzó a interpretar a Norma Louise Bates, la madre de Norman Bates, en la serie de suspenso y drama Bates Motel de A & E. La serie es un reinicio contemporáneo de la clásica película de terror Psicósis (1960) de Alfred Hitchcock.
Farmiga coprotagonizó junto a Liam Neeson en el thriller de acción El Pasajero otra vez bajo las órdenes de Jaume Collet-Serra.