Après des études d'histoire contemporaine à l'Université de Barcelone, elle commence une carrière dans la publicité en tant que rédactrice puis se tourne vers la réalisation. Elle fonde sa propre société de production, Miss Wasabi.
En 1983, son premier scénario de long-métrage, Morbus, est porté à l'écran par le réalisateur espagnol, Ignasi P. Ferré.
En 1988, Isabel Coixet dirige le film de son scénario Demasiado Viejo Para Morir Joven, ce qui lui vaut une nomination au Prix Goya en tant que Meilleure Réalisatrice.
Son premier film en langue anglaise Cosas que nunca te dije (Things I never told you) sort en 1996, avec une distribution américaine, dont Lili Taylor et Andrew McCarthy. Elle reçoit pour ce film dramatique sa seconde nomination au Prix Goya pour Meilleur Scénario Original.
Après s'être alliée à une société de production française, elle revient à la langue espagnole en 1998 avec son film d'aventure historique A los que aman (Those Who Love).
C'est en 2003 que la carrière d'Isabel Coixet prend un essor international avec le drame intime Ma vie sans moi, adapté d'une nouvelle de Nancy Kincaid. Sarah Polley y joue le rôle d'Anne, une jeune mère qui choisit de ne pas dire à sa famille qu'elle souffre d'un cancer incurable. Une coproduction hispano-canadienne qui bénéficie de l'aide la société de production de
Pedro Almodovar, El Deseo, Ma vie sans moi attire l'attention de la critique à la Berlinale en étant nommé pour un Ours d'or.
Son film suivant, The Secret Life of Words (2005), tourné à Madrid et Belfast, avec Tim Robbins et Sarah Polley, reçoit de nombreux prix : quatre Goya (Meilleur Scénario Original, Meilleure Réalisatrice, Meilleur Film, Meilleur Directeur de Production).
En 2008, son film Lovers, avec Ben Kingsley et Pénélope Cruz, est produit à Hollywood. Le scénario, signé Nicholas Meyer, est adapté du roman de Philip Roth, La Bête qui meurt.
Son dernier long-métrage Map of the Sounds of Tokyo a été sélectionné en compétition officielle au Festival de Cannes 2009.