L'histoire familiale de Naomi Klein est teintée de militantisme politique. Ses grand-parents étaient des marxistes américains actifs dans les années 1930 et 1940. Son grand-père a été renvoyé de son poste d'animateur chez Disney après y avoir organisé la première grève de l'histoire des studios.
Ses parents ont émigré au Canada en protestation contre la guerre du Viêt Nam. Son père, médecin, est devenu un membre du mouvement Physicians for Social Responsibility. Sa mère a réalisé un documentaire controversé contre la
pornographie, Not a Love Story. Son frère, Seth, est directeur du bureau de la British Columbia du Centre canadien pour des alternatives politiques.
La carrière d'écrivain de Klein commença avec ses contributions au journal The Varsity, un journal étudiant de l'Université de Toronto dont elle était rédactrice en chef. Elle prit part au mouvement féministe en 1989 lors de la Tuerie de l'école polytechnique de Montréal. Elle obtint la bourse Miliband de la London School of Economics.
Naomi Klein est devenue une représentante de l'altermondialisation grâce à son best-seller No Logo (2000), sorte de « bible » du mouvement anticapitaliste. Elle dénonce la réduction de l'espace public, social et citoyen au profit des multinationales au travers de la prolifération de leurs logos. Elle évoque l'exploitation de la misère que conduisent selon elle les multinationales envahissantes telles que McDonald's, Nike, Coca-Cola, Starbucks ou encore Wal-Mart.
Elle a également écrit Fences and Windows (2002) ainsi que des articles pour différents journaux (The Nation, The Globe and Mail, Harper's Magazine, The Guardian Rolling Stone et In These Times), et participé (avec son mari, le journaliste de la télévision canadienne Avi Lewis) à la réalisation d'un film (The Take) sur le phénomène des entreprises autogérées par les salariés en Argentine.
Elle est membre du comité de parrainage du Tribunal Russell sur la Palestine dont les travaux ont commencé le 4 mars 2009.