Nota al pubblico del grande schermo per il ruolo della regina Elisabetta I nel film epico ambientato nel regno di Giacomo I "Anonymous", diretto da Roland Emmerich, ha lavorato al film "Millennium - Uomini che odiano le donne" e al thriller soprannaturale "Red Lights" con Robert De Niro e Sigourney Weaver . Richardson ha lavorato in "Tentazioni irresistibili" accanto a Tim Robbins, Mark Ruffalo e Gwyneth Paltrow.
Dopo il successo off Broadway di "Side Effects" di Michael Weller, la Richardson è tornata in teatro in Gran Bretagna a gennaio 2012, con il ruolo di Ellida in "La donna del mare" di Ibsen.
La carriera di Richardson è iniziata con la sua interpretazione della versione più giovane di sua madre nel film "Il mistero di Wetherby". Dopo un ruolo protagonista nel cult di Peter Greenaway "Giochi nell'acqua" (1988), è stata ancora la protagonista in "Poirot", "The Storyteller" di Jim Henson, un'insegnante sull'orlo di una crisi di nervi nella serie del 1989 di Channel 4 "Behaving Badly", e ha vestito i panni della principessa finlandese immaginaria Anna nel film del 1991 "Sua maestà viene da Las Vegas". Un anno è apparsa nel cast di Shining Through (Vite sospese) al fianco del futuro cognato, Liam Neeson.
La sua partecipazione a sei stagioni di "Nip/Tuck" le è valsa due nomination ai Golden Globe per il ruolo di Julia McNamara; anche la serie si è aggiudicata il premio.
Tra i suoi lavori in teatro troviamo "Lady Windermere's Fan" (West End), "Miss Julie" (Almeida), "Macbeth", "Worlds Apart", "Every Man in His Humor", e "A Midsummer Night's Dream" (RSC).
Ha interpretato inoltre i lungometraggi: "Il segreto dell'universo - The last Mimzy" (Bob Shaye), "L'intrigo della collana" (Charles Shyer), "Il patriota" (Roland Emmerich), "Maybe Baby" (Ben Elton), "La carica dei 101" (Steven Herek), "Punto di non ritorno", "Loch Ness" e "Sister My Sister" (Nancy Meckler).
In televisione è stata apprezzata nel ruolo di Catherine Parr in "The Tudors", in "Day of the Triffids" con Dougray Scott per la BBC, in "Lies My Mother Told Me", nel ruolo di Wallis Simpson nella serie drammatica della Company Pictures "Wallis and Edward" con Stephen Campbell Moore, in "The Tribe" di Poliakoff con Jeremy Northam e Anna Friel, in "The Echo", e nel ruolo protagonista nella produzione del 1993 di "Lady Chatterley", accanto a Sean Bean.