Toni Collette est née à Blacktown, Sydney, Nouvelle-Galles-du-Sud, de Bob Collette, camionneur, et Judy, une associée service clientèle. Elle entra au théâtre d'Australie pour jeunes gens.
Si elle débute sa carrière en 1990 au théâtre, suivi du cinéma en 1992 dans Spotswood, avec
Anthony Hopkins et
Russell Crowe, elle se fait connaître du grand public grâce à son rôle dans le film Muriel (1994), de Paul John Hogan. Pour son interprétation (pour laquelle elle a dû prendre dix-huit kilos en sept semaines), elle obtient l'Australian Film Institute de la meilleure actrice. En 1996, elle fait partie du casting de la comédie Cosi. La même année, Toni débute une carrière hollywoodienne dans The Pallbearer, avec
David Schwimmer et
Gwyneth Paltrow, qu'elle retrouvera l'année suivante pour
Emma, l'entremetteuse.
Son rôle - celui de la mère de Cole (
Haley Joel Osment) - dans Sixième sens lui vaut une nomination aux Oscars.
Dans les années 2000, elle fut aussi saluée pour sa performance à Broadway, dans le rôle de Queenie de l'oeuvre de Michael John LaChiusa The Wild Party. Pour ce rôle exigeant, Toni Collette reçut une nomination pour les Tony Awards. Au cinéma, elle a joué dans des films comme
Shaft, remake d'un film de 1971,
The Hours,
In Her Shoes, mais son rôle le plus marquant dans sa carrière au cinéma durant cette décennie, elle l'obtient avec
Little Miss Sunshine, film indépendant américain ayant obtenu un succès inattendu et une pluie de récompenses, où elle est la mère d'une famille en pleine crise.
En 2009, elle obtient le rôle principal de la série United States of Tara, pour lequel elle a obtenu le Golden Globe de la meilleure actrice dans une série comique.
Toni Collette est mariée à Dave Galafassi depuis le 11 janvier 2003 et possède une maison en Australie et en Irlande. Le premier enfant du couple naît le 9 janvier 2008, elle se nomme Sage Florence.