Elle est la fille de Marc Anthony Thompson, chanteur et compositeur du groupe Chocolate Genius Inc., d'origine afro-panaméenne. Sa mère est d'origine mexicaine et européenne. C'est la petite-fille de l'acteur et musicien Bobby Ramos, un des premiers mexicano-américain à avoir sa propre émission de télévision. Durant sa jeunesse, elle a dû faire face à son ascendance afro-panaméenne.

Elle passe ses étés à Los Angeles et rentre à New York pour l'hiver.

Après ses études secondaires à la Santa Monica High School, elle est admise au Santa Monica College , où elle étudie l'anthropologie culturelle; elle commence la comédie en jouant dans plusieurs pièces de théâtre de l'école. Elle est toujours membre actif du théâtre de colonie de Burbank, en Californie.

Elle se fait connaître du grand public par des seconds rôles dans des séries télévisées des années 2000, comme Veronica Mars. Mais c'est la décennie suivante qu'elle est révélée auprès de la critique par le premier rôle du film indépendant Dear White People, sorti en 2014.

Elle est ensuite propulsée dans des grosses productions : le drame sportif Creed et sa suite, Creed 2, mais aussi en intégrant le casting de la série de science-fiction de HBO Westworld. Elle finit par porter les blockbusters Thor : Ragnarok et Men in Black: International avec Chris Hemsworth.

L'actrice tient le rôle de Valkyrie dans les films de l'Univers cinématographique Marvel.