Classe ed eleganza tipicamente newyorkesi, Emmy Rossum debutta a teatro all'età di sette anni e si unisce giovanissima al coro delle voci bianche del Metropolitan Opera di New York. Esperienza artistica che le tornerà utile negli anni successivi quando Joel Schumacher le affiderà il ruolo di Christine Daaé ne Il fantasma dell'Opera. Nel 1995, tra le interpreti dell'opera Queen of Spades, sotto la direzione di Elijah Moshinsky, successivamente Emmy viene scelta nella produzione italiana Carmen, di Franco Zeffirelli.
Dopo aver preso parte in piccoli ruoli in serie televisive come Law and Order e The Practice, la Rossum si fa notare nel televisivo Audrey, nel quale interpreta l'icona dell'eleganza Audrey Hepburn durante l'adolescenza.
Nel 2003 il debutto sul grande schermo, in Mystic River. Clint Eastwood le affida il ruolo della adolescente Katie, figlia nella finzione di Sean Penn. Nel film la sua presenza si limita a poche, dolorose inquadrature, eppure la giovane attrice newyorkese riesce a farsi apprezzare e ottiene, nell'arco di un anno, un ruolo ancora più rilevante nella nuova pellicola del tedesco Roland Emmerich. Il film è l'apocalittico The Day After Tomorrow - L'alba del giorno dopo, e il suo affascinante compagno di set è l'allora astro nascente Jake Gyllenhaal. La sceneggiatura prevede che fuggendo da una devastante glaciazione, i due studenti americani interpretati di Emmy e Jake, si scoprano innamorati. I botteghini sembrano gradire e le quotazioni di entrambi crescono al punto da far ottenere alla Rossum la sua prima vera parte da protagonista e una nomination agli Oscar come miglior attrice. Il film è la sontuosa trasposizione cinematografica dell'immortale musical di Andrew Lloyd Webber, Il fantasma dell'Opera, e la Rossum presta al personaggio della giovane cantante dell'Operà de Paris la sua grazia e la sua splendida voce, che le valgono anche una nomination al Golden Globe.
Dal palco dell'Opera al transatlantico di lusso di Poseidon, il passo è breve per Emmy. Nel nuovo film dello specialista di pellicole catastrofiche Wolfgang Petersen, la giovane newyorkese deve affrontare ancora una volta l'ira della natura: non più una tempesta di ghiaccio, bensì un'onda anomala. Un affondamento annunciato, quello al centro della pellicola multimiliardaria di Petersen, che le ha portato fortuna (come insegnano Kate Winslet e il Titanic).
Tuttavia Emmy ha preferito in parte allontanarsi dal grande schermo, per gettarsi nel mondo della musica pop. Nel 2007, infatti, esce il suo album di debutto, Inside Out, che ha ottenuto un discreto successo, cui è seguita la partecipazione ad alcune compilation.
Emmy tuttavia non rinuncia alla carriera cinematografica, e nel 2009 impersona Bulma, l'eroina femminile co-protagonista di Dragonball Evolution, adattamento live action della celebre saga d'animazione giapponese. Nello stesso anno prende parte anche a un progetto del tutto differente: il film indipendente Dare, dramma adolescenziale a tinte oscure presentato al Sundance Film Festival.
Si tratta decisamente di un anno fortunato per la Rossum, che sempre nel 2009 viene scelta nel cast della serie televisiva Shameless, adattamento del canale Showtime dell'omonimo serial britannico. Qui interpreta Fiona Gallagher, figlia del degenerato William H. Macy, che tenta di prendersi cura degli atri suoi fratelli.
Dal punto di vista sentimentale, tuttavia, non si può dire che Emmy sia stata altrettanto fortunata: il suo matrimonio con il produttore musicale Justin Siegel non è durato neanche un anno. L'attrice è stata però avvistata in compagnia di Adam Duritz, leader dei Counting Crows.
2005 Candidatura Migliore attrice protagonista (commedia o musical) per Il fantasma dell'Opera
2005 Candidatura Migliore rivelazione femminile per The Day After Tomorrow - L'alba del giorno dopo
2004 Premio Migliore attrice esordiente per Il fantasma dell'Opera
2005 Premio Migliore perfomance di un giovane attore per Il fantasma dell'Opera
2014 Candidatura Miglior attrice in una serie tv commedia per Shameless
2012 Candidatura Miglior attrice in una serie tv drammatica per Shameless
2005 Premio Migliore perfomance di una giovane attrice per Il fantasma dell'Opera
2018 Recitazione
2014 Recitazione
2013 Recitazione
2009 Recitazione
Emmy Rossum ha recentemente risposto alle critiche sul gap di età tra lei e Tom Holland in The Crowded Room, la nuova serie targata Apple TV+.
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