Edebiyatla içli dışlı Cynthia Palmer ve Michael Horowitz çiftinin çocuğu olarak Minnesota'nın Winona kasabasında doğdu. İlk adını doğduğu kasabadan, ikinci adını ise anne ve babasının yakın arkadaşı yazar Aldous Huxley'nin eşi Laura'dan almıştır. Urie adlı bir erkek kardeşi, Jubal ve Sunyata Palmer adlarında üvey kardeşleri vardır. Winona Ryder'ın ailesi, sanat ve edebiyat dünyasıyla iç içeydi. Aile dostları arasında ünlü Beat şairi Allen Ginsberg, aktör ve yönetmen Timothy Leary ve yazar Philip K. Dick de bulunuyordu. 7 yaşındayken elektriğin bile olmadığı Kuzey California'daki bir komüne ait bir çiftlikte yetişti. Bu yıllarda edebiyat ve oyunculuğa merak duygusu geliştirmeye başladı. 10 yaşında ise San Francisco yakınlarında bir kasabaya taşınan ailesiyle birlikte daha geniş bir çevreye girdi ve daha sonra American Conservatory Theater'da oyunculuk dersleri almaya başladı. 13 yaşında Desert Bloom adlı film için deneme çekimine katıldı ama seçilemedi. Yine de yönetmen David Seltzer'in dikkatini çekti ve Lucas filminde rol aldı. 1987'de Square Dance filmiyle bir kez daha dikkat çekti. İlk büyük çıkışını 1988 yapımı Tim Burton filmi Beetlejuice ile yaşadı. Barbara ve Adam çiftini görebilen liseli Lydia rolüyle ne kadar yetenekli olduğunu kanıtladı. Ertesi sene Petaluma Lisesi'nden mezun oldu.

Arka arkaya yer aldığı Welcome Home, Roxy Carmichael (1990), Edward Scissorhands (1990) ve Mermaids (1990) adlı filmlerle yorgun düşen genç oyuncu ağır bir gribe yakalandı ve Baba 3'te (The Godfather: Part III) oynacağı Mary Corleone rolünde oynamak istemedi. Herkese, hastalığı nedeniyle istediği performansı veremeyeceği için rolden vazgeçtiğini söylese de, 17 yaşından beri birlikte olduğu sevgilisi Johnny Depp ile arasında çıkan sorunlar nedeniyle böyle bir karar verdiği dedikoduları yayıldı. Francis Ford Coppola'nın Drakula'sında Elisabeta'yı canlandırdı. Daha sonra Martin Scorsese'nin yönettiği Masumiyet Çağı'nda (The Age of Innocence) oynayan Winona Ryder, People Dergisi tarafından 1997 yılının en güzel 50 insanı arasına seçildi. Girl, Interrupted (1999) New York'ta Sonbahar (2000), Simone (2001) gibi filmlerde oynadı.

2001'de bir dükkandan kıyafet ve aksesüar çalarken yakalanması, kariyerinin yönünü baş aşağı çevirdi. 3 yıl hapse mahkum edilen, ancak hapse girmek yerine kontrollü serbestlikten yararlanan ve kamu hizmeti cezaları alan Ryder, zor yıllar geçirdi ve bir müddet sinemadan uzak kaldı. 2010 yapımı Siyah Kuğu filminde, şöhretini kaybetmiş balerin Beth rolüyle kendine yer buldu. 2016'da başlayan ve genç bir oyuncu kadrosunu barındıran Stranger Things dizisinde, Jonathan ve Will'in annesi Joyce Byers rolüyle uzun bir aradan sonra popüler bir yapımın en ön plandaki ismi olmayı başardı. 2018 yapımı romantik komedi İstikamet Düğün filminde başrolü Keanu Reeves ile paylaştı ve Lindsay karakterine hayat verdi.

1990'lı yılların başlarında, birlikte Edward Scissorhands filminde oynadığı Johnny Depp'le birliktelik yaşadı, hatta nişanlanmışlar ve Johnny Depp sağ koluna aşkını anlatan bir dövme yaptırmıştı. Ancak çift 1993'te yollarını ayırma kararı aldı. 2011'den beri Scott Mackinlay Hahn ile birliktedir.